一種液面及液體容量的探測方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液面及液體容量的探測方法及裝置，特別是關(guān)于一種用于對固定容器內(nèi)液面高度或液體容量進(jìn)行檢測的探測方法及裝置，非常適用于液面微弱變化或者小體積容量的液體檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，液面檢測的方法很多，檢測的原理簡單，通常用的是光學(xué)法和電學(xué)法，光學(xué)法是利用液面上下透光性能的顯著差別進(jìn)行檢測，該方法可以檢測到液面的變化；電學(xué)法通常利用液體的導(dǎo)電性進(jìn)行測量。上述的方法原理簡單，但是存在以下問題:1、不論光學(xué)法還是電學(xué)法都需要與液體接觸，因此不適用于液體可能與光源或電流發(fā)生物理/化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境。2、當(dāng)液面有波動、不平穩(wěn)時，光學(xué)法和電學(xué)法兩種方法測量的誤差都較大。3、對于某些不導(dǎo)電的液體，電學(xué)法受限很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能應(yīng)用于非導(dǎo)電、液面抖動較大、且液體不與探測源直接接觸，避免發(fā)生干擾反應(yīng)場合的液面及液體容量的探測方法及裝置，其方法簡單，靈敏度高，重現(xiàn)性較好，非常適合于微弱變化的檢測。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種液面及液體容量的探測裝置，其特征在于:它包括一敞開式石英液面探測器、一膜片和一微壓差測量及控制電路，所述敞開式石英液面探測器由一體成型的采集端石英管和測試端石英管構(gòu)成；所述采集端石英管用于采集被測液體信息，所述測試端石英管通過所述膜片與所述微壓差測量及控制電路電連接；所述采集端石英管底端設(shè)置為一斜面。
[0005]所述微壓差測量及控制電路包括微壓差傳感器、信號源處理電路、數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)換電路和液晶顯示屏，所述微壓差傳感器將采集到的所述敞開式石英液面探測器內(nèi)壓力差原始信號傳輸至所述信號源處理電路內(nèi)，對接收到的壓力差原始信號進(jìn)行放大處理得到壓力差測量信號，并由所述信號源處理電路將壓力差測量信號傳輸至所述數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)換電路中；所述數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)換電路與所述液晶顯示屏進(jìn)行信息交互。
[0006]所述斜面最佳傾斜角為45°。
[0007]所述敞開式石英液面探測器采用圓柱形結(jié)構(gòu)，所述采集端石英管的直徑遠(yuǎn)大于所述測試端石英管的直徑。
[0008]一種基于上述液面及液體容量的探測裝置的探測方法，其包括以下步驟:1)對敞開式石英液面探測器進(jìn)行標(biāo)定，并將標(biāo)定的參數(shù)預(yù)先存入微壓差測量及控制電路內(nèi)；其中，對敞開式石英液面探測器進(jìn)行標(biāo)定是對敞開式石英液面探測器內(nèi)空氣壓力和外界大氣壓力差值與液面高度的關(guān)系式中的系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，液面高度H與壓力差值的關(guān)系式為:△ H =aAP+b’Hz^+AH，式中，ΔΗ為液面高度變化值，Δ P為敞開式石英液面探測器內(nèi)空氣的壓力和外界大氣壓力的差值，Htl為原始液面高度或零壓差時液面高度，為常數(shù)，a、b為標(biāo)定敞開式石英液面探測器后得到的常參數(shù)；2)由微壓差測量及控制電路采集敞開式石英液面探測器內(nèi)的壓力差信號，并由預(yù)置在微壓差測量及控制電路內(nèi)的壓力差值與液面高度關(guān)系式測算出被測液面高度，并向外部顯示設(shè)備輸出測試值，完成探測。
[0009]一種液面及液體容量的探測裝置，其特征在于:它包括一封閉式石英液面探測器、一透氣不透水的膜片、一微壓差測量及控制電路和兩單向微量泵；所述封閉式石英液面探測器頂端通過所述膜片與所述微壓差測量及控制電路電連接；所述封閉式石英液面探測器頂端通過管路還連接一用于流入液體用的所述單向微量泵，所述封閉式石英液面探測器底端通過管路連接另一用于排出液體用的所述單向微量泵，兩所述單向微量泵均由所述微壓差測量及控制電路控制工作；所述封閉式石英液面探測器由一體成型的所述敞開式石英液面探測器、石英外支管、L型石英支管和直式石英支管構(gòu)成，所述石英外支管套設(shè)在所述敞開式石英液面探測器外部，且所述石英外支管的頂端與所述敞開式石英液面探測器的測試端石英管外壁連接成一體，所述測試端石英管與所述微壓差測量及控制電路電連接；在所述石英外支管頂端設(shè)置有與其一體成型的所述L型石英支管和直式石英支管，所述L型石英支管和直式石英支管分別位于所述測試端石英管一側(cè)；所述L型石英支管進(jìn)口端連接流入液體用的所述單向微量泵，所述石英外支管的底端通過管路連接排出液體用的另一所述單向微量泵。
[0010]所述石英外支管的底端采用漏斗型結(jié)構(gòu)，且所述漏斗型結(jié)構(gòu)出口端通過管路連接排出液體用的另一所述單向微量泵。
[0011]所述L型石英支管的出口端設(shè)置為一斜面，所述斜面最佳傾斜角為45° ;所述L型石英支管的斜面與所述測試端石英管的管壁接觸，且留有間隙。
[0012]一種上述液面及液體容量的探測裝置的探測方法，其包括以下步驟:1)對石英外支管和敞開式石英液面探測器進(jìn)行標(biāo)定，并將標(biāo)定的參數(shù)預(yù)先存入微壓差測量及控制電路內(nèi)；其中，對石英外支管和敞開式石英液面探測器進(jìn)行標(biāo)定是對敞開式石英液面探測器內(nèi)空氣壓力和石英外支管內(nèi)空氣壓力差值與液面高度的關(guān)系式中的系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，壓力差值與液面高度的關(guān)系式為= aAP+b，式中，H為液面高度，Δ P為敞開式石英液面探測器內(nèi)空氣的壓力和石英外支管內(nèi)空氣壓力的差值，a、b為標(biāo)定后得到的常參數(shù)；2)由微壓差測量及控制電路控制流入液體用的單向微量泵工作，待測液體由L型石英支管流入石英外支管內(nèi)，由微壓差測量及控制電路采集敞開式石英液面探測器內(nèi)的壓力信號，并由預(yù)置在微壓差測量及控制電路內(nèi)的壓力差值與液面高度關(guān)系式測算出被測液面高度，并通過液體密度計算得到液體重量，并向外部顯示設(shè)備輸出測試值；3)完成本次探測后，由微壓差測量及控制電路控制排出液體用的單向微量泵工作，將石英外支管內(nèi)的液體排出。
[0013]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明由于采用根據(jù)微弱壓力變化，測量液面高度的變化，壓力是通過空氣傳遞，因此，本發(fā)明所測液體不直接與探測源接觸。2、本發(fā)明由于采用直接測量石英液面探測器內(nèi)的壓力，這樣當(dāng)液面有波動、不平穩(wěn)時，測量依然很穩(wěn)定，而現(xiàn)有光學(xué)法和電學(xué)法在液面波動時測量誤差均較大。3、本發(fā)明根據(jù)微壓差原理，針對敞開體系和封閉體系發(fā)明了相應(yīng)的探測器，主要應(yīng)用于非導(dǎo)電、液面波動大、液體與光源/電源接觸后發(fā)生二次反應(yīng)等特殊場合，該方法簡單、靈敏度高、重現(xiàn)性好，發(fā)明的敞開體系和封閉體系液面探測器體積小，便于安裝，實用性強(qiáng)。4、本發(fā)明對于敞開環(huán)境和封閉環(huán)境分別采用敞開式石英液面探測器和封閉式石英液面探測器.敞開式石英液面探測器適用于大容量、大液面環(huán)境下液面高度的探測；封閉式石英液面探測器適用于封閉體系、小液面面積環(huán)境下液面高度及液體容量的探測。5、本發(fā)明由于在敞開式石英液面探測器的采集端石英管底端采用45°斜面角，確保敞開式石英液面探測器直徑小的同時，底端不會因液體表面張力的被液膜封住。6、本發(fā)明由于在封閉式石英液面探測器中的L型石英支管出口端采用45°斜面角，這樣可以使外界液體進(jìn)入封閉式石英液面探測器時能沿敞開式石英液面探測器管壁順流而下，避免液滴低落造成的損失以及減小液面的抖動。7、本發(fā)明的敞開式石英液面探測器和封閉式石英液面探測器的適用范圍廣，通過改變敞開式石英液面探測器的高度，可以應(yīng)用到不同高度液面的測量。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明采用敞開式石英液面探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明采用敞開式石英液面探測器時的探測過程示意圖，其中圖2(a)是零液面時的探測狀態(tài)，圖2(b)是高液面時的探測狀態(tài)，圖2(c)是低液面時的探測狀態(tài)；
[0016]圖3是本發(fā)明采用封閉式石英液面探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明采用封閉式石英液面探測器時的探測過程示意圖，其中圖4(a)是封閉式石英液面探