一種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工程測量及實驗儀器，尤其涉及一種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定 裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 液位的測量，在工程領(lǐng)域和實驗儀器領(lǐng)域，是廣泛存在的要素，液位的計量是計量 科學(xué)技術(shù)的組成部分之一，它與國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)、科學(xué)研究有密切的關(guān)系。液位測量的 方便和精確性，對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高工程生產(chǎn)率、促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都具有重要的作 用。
[0003] 傳統(tǒng)的機械式液位測量，居多的是直接測讀，對空間的方便性不足。也有通過連通 管轉(zhuǎn)接引用進(jìn)行測讀，但可能存在連通管中存在汽水組合、液位壓力波動不穩(wěn)等問題，如果 存在其氣水組合，則會導(dǎo)致錯誤失真的數(shù)據(jù)，壓力不穩(wěn)則可能引起讀數(shù)困難和誤差較大的 后果。另外，目前的檢測裝置較多采用精密的感應(yīng)元件或探頭，將此類設(shè)備長期浸漬在液體 中，必然導(dǎo)致其靈敏度逐漸降低，最終失效。因而造成元件損壞，嚴(yán)重可能導(dǎo)致整臺設(shè)備需 要大修或直接報廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供一種帶智能數(shù)顯儀的流速 和流量測定裝置。具體技術(shù)方案如下：
[0005] -種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置，其包括測量口、連接管、排氣裝置、穩(wěn) 壓桶、液位探測桿、壓力傳感器和壓力信號分析儀;液位探測桿中空，測量口開設(shè)于液位探 測桿一端，液位探測桿另一端與連接管密閉連接，連接管依次與壓力傳感器和壓力信號分 析儀相連;穩(wěn)壓桶罩于測量口外，且頂部開設(shè)有若干個排氣孔，下部開設(shè)若干個進(jìn)液孔;排 氣裝置與連接管相連，用于排出連接管內(nèi)的液體。測量口設(shè)置于儲水箱內(nèi)，且儲水箱上帶有 管嘴。
[0006] 作為優(yōu)選，所述的排氣裝置為氣栗，氣栗與連接管通過管路相通，且該段管路上設(shè) 有閥門，排氣口設(shè)置于閥門與氣栗間的管路上，排氣口設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)測量口置于待測液體 中并利用氣栗進(jìn)行排液時，氣栗的輸入氣量大于從排氣口排出的氣量。
[0007] 作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的閥門與氣栗間之間設(shè)有氣壓罐，所述的排氣口開設(shè)于 氣壓罐上。
[0008] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用所述裝置的流速和流量測定方法，步驟如 下:首先將閥門打開，并將測量口放入儲水箱內(nèi)的待測液體某一深度處，將連接管內(nèi)的氣體 從排氣口排出，在液位穩(wěn)定后對壓力信號分析儀進(jìn)行校零;校零完成后，打開氣栗對連接管 進(jìn)行鼓氣，將連接管內(nèi)液體排出，待壓力信號分析儀顯示的讀數(shù)趨于穩(wěn)定時，關(guān)閉閥門，對 壓力信號分析儀顯示的壓力值P進(jìn)行讀數(shù)并將該壓力值換算成測量口上方的液體高度H，換 算公式如下：
[0010] 其中:p為待測液體密度，g為重力加速度；
[0011] 再測量測量口與管嘴的高度差ΔΗ，并根據(jù)以下公式換算成管嘴的出口流速v和流 量Q:
[0014] 其中:μν和與分別為孔口流速和流量系數(shù)，A為管嘴面積。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：
[0016] 1)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能夠?qū)⒀b置便捷地應(yīng)用于各種液體的液位測量工作者洪， 適用范圍廣。
[0017] 2)測量結(jié)果直觀可靠，以數(shù)字化的方式對測量結(jié)果進(jìn)行顯示。
[0018] 3)裝置不需要精密儀器，主體設(shè)備位于待測液體之外，而浸入液體部分結(jié)構(gòu)十分 簡單，不存在現(xiàn)有的流速和流量測定裝置中各種零部件容易老化或感應(yīng)探頭靈敏度下降的 問題。
【附圖說明】
[0019] 圖1為一種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明的排氣裝置的一種優(yōu)選形式；
[0021]圖中：測量口 1、連接管2、排氣裝置3、穩(wěn)壓桶4、液位探測桿5、壓力傳感器6、壓力信 號分析儀7、氣栗301、閥門302和氣壓罐303。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述和說明。本發(fā)明中各個實施方式的 技術(shù)特征在沒有相互沖突的前提下，均可進(jìn)行相應(yīng)組合。
[0023]如圖1所示，一種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置，其包括測量口 1、連接管2、 排氣裝置3、穩(wěn)壓桶4、液位探測桿5、壓力傳感器6和壓力信號分析儀7;液位探測桿5中空，測 量口 1開設(shè)于液位探測桿5-端，液位探測桿5另一端與連接管2密閉連接，連接管2依次與壓 力傳感器6和壓力信號分析儀7相連;穩(wěn)壓桶4罩于測量口 1外，且頂部開設(shè)有若干個排氣孔， 下部開設(shè)若干個進(jìn)液孔;排氣裝置3與連接管2相連，用于排出連接管2內(nèi)的液體。儲水箱8內(nèi) 裝有待測液體，測量口 1設(shè)置于儲水箱8內(nèi)，且儲水箱8上帶有管嘴9。
[0024]本裝置的工作原理如下：首先對未放置進(jìn)液體的壓力傳感器6感應(yīng)壓力值壓力進(jìn) 行記錄，再將測量口 1深入待測液體的某高度，此階段中，連接管2中氣體不斷被壓縮，壓力 傳感器6感應(yīng)壓力值，并將信號傳輸至壓力信號分析儀7,從而測出氣壓。當(dāng)壓力趨于穩(wěn)定 時，通過讀取該狀態(tài)下的相應(yīng)壓力，并減去先前的讀數(shù)，從而得到壓力差，并換算為液位高 度。
[0025] 測量口 1可直接與連接管2相連，但為了便于操作，采用中空的剛性液位探測桿5， 便于伸入待測液體中，也有利于測量過程的穩(wěn)定，不會隨待測液體的波動而變化。
[0026] 排氣裝置3可采用各種氣體發(fā)生裝置，如氣筒、氣栗等。本實施方式中，排氣裝置3 為氣栗301，氣栗301與連接管2通過管路相通，且該段管路上設(shè)有閥門302，排氣口設(shè)置于閥 門與氣栗301間的管路上，排氣口設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)測量口 1置于待測液體中并利用氣栗301進(jìn) 行排液時，氣栗301的輸入氣量大于從排氣口排出的氣量。
[0027]上述排氣口最好開設(shè)于剛性的空腔上，因此可在閥門302與氣栗301間之間設(shè)有氣 壓罐303,所述的排氣口開設(shè)于氣壓罐303上。氣壓罐303可同時起到排氣和穩(wěn)壓的作用。 [0028] -種使用所述裝置的流速和流量測定方法，步驟如下：首先將閥門302打開，并將 測量口 1放入儲水箱8內(nèi)的待測液體某一深度處，將連接管2內(nèi)的氣體從排氣口排出，在液位 穩(wěn)定后對壓力信號分析儀7進(jìn)行校零;校零完成后，打開氣栗301對連接管2進(jìn)行鼓氣，將連 接管2內(nèi)液體排出，待壓力信號分析儀7顯示的讀數(shù)趨于穩(wěn)定時，關(guān)閉閥門302,對壓力信號 分析儀7顯示的壓力值P進(jìn)行讀數(shù)并將該壓力值換算成測量口 1上方的液體高度H，換算公式 如下：
[0030]其中:P為待測液體密度，g為重力加速度；
[0031]再測量測量口 1與管嘴9的高度差△ H，并根據(jù)以下公式換算成管嘴9的出口流速v 和流量Q:
[0034]其中:μν和W分別為孔口流速和流量系數(shù)，A為管嘴面積。
[0035]由此可見，本發(fā)明公開的帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置，結(jié)構(gòu)簡單，適用范 圍可涉及所有液體壓力的測量和轉(zhuǎn)化，具有普適用性;且操作簡便，使用方便，可實現(xiàn)測量 液位的數(shù)字化。
【主權(quán)項】
1. 一種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置，其特征在于，其包括測量口（ 1)、連接管 (2)、排氣裝置(3)、穩(wěn)壓桶(4)、液位探測桿(5)、壓力傳感器(6)、壓力信號分析儀(7)、儲水 箱(8)和管嘴(9);液位探測桿(5)中空，測量口（1)開設(shè)于液位探測桿(5)-端，液位探測桿 (5)另一端與連接管(2)密閉連接，連接管(2)依次與壓力傳感器(6)和壓力信號分析儀(7) 相連;穩(wěn)壓桶(4)罩于測量口（1)外，且頂部開設(shè)有若干個排氣孔，下部開設(shè)若干個進(jìn)液孔； 排氣裝置(3)與連接管(2)相連，用于排出連接管(2)內(nèi)的液體;測量口（1)設(shè)置于儲水箱(8) 內(nèi)，且儲水箱(8)上帶有管嘴(9)。2. 如權(quán)利要求1所述的帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置，其特征在于，所述的排氣 裝置（3)為氣栗（301)，氣栗（301)與連接管（2)通過管路相通，且該段管路上設(shè)有閥門 (302)，排氣口設(shè)置于閥門（302)與氣栗(301)間的管路上，排氣口設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)測量口（ 1) 置于待測液體中并利用氣栗(301)進(jìn)行排液時，氣栗(301)的輸入氣量大于從排氣口排出的 氣量。3. 如權(quán)利要求2所述的帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置，其特征在于，所述的閥門 (302)與氣栗(301)間之間設(shè)有氣壓罐(303)，所述的排氣口開設(shè)于氣壓罐(303)上。4. 一種使用如權(quán)利要求3所述裝置的流速和流量測定方法，其特征在于，步驟如下：首 先將閥門（302)打開，并將測量口（1)放入儲水箱(8)內(nèi)的待測液體某一深度處，將連接管 (2)內(nèi)的氣體從排氣口排出，在液位穩(wěn)定后對壓力信號分析儀(7)進(jìn)行校零;校零完成后，打 開氣栗(301)對連接管(2)進(jìn)行鼓氣，將連接管（2)內(nèi)液體排出，待壓力信號分析儀(7)顯示 的讀數(shù)趨于穩(wěn)定時，關(guān)閉閥門（302)，對壓力信號分析儀(7)顯示的壓力值P進(jìn)行讀數(shù)并將該 壓力值換算成測量口（1)上方的液體高度H，換算公式如下：其中:P為待測液體密度，g為重力加速度； 再測量出測量口（1)與管嘴(9)的高度差ΔΗ，并根據(jù)以下公式換算成管嘴(9)的出口流 速v和流量Q:其中:μν和與分別為孔口流速和流量系數(shù)，A為管嘴面積。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置及其方法。它包括測量口、連接管、排氣裝置、穩(wěn)壓桶、液位探測桿、壓力傳感器和壓力信號分析儀、儲水箱和管嘴；液位探測桿中空，測量口開設(shè)于液位探測桿一端，液位探測桿另一端與連接管密閉連接，連接管依次與壓力傳感器和壓力信號分析儀相連；穩(wěn)壓桶罩于測量口外，且頂部開設(shè)有若干個排氣孔，下部開設(shè)若干個進(jìn)液孔；排氣裝置與連接管相連，用于排出連接管內(nèi)的液體。測量口設(shè)置于儲水箱內(nèi)，且儲水箱上帶有管嘴。本發(fā)明通過壓力傳感器及儀表數(shù)字顯示，裝置結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍可涉及所有液體壓力的測量和轉(zhuǎn)化，具有普適用性；且操作簡便，可實現(xiàn)測量液位。
【IPC分類】G01F23/16
【公開號】CN105606177
【申請?zhí)枴緾N201511016076
【發(fā)明人】章軍軍, 陳琪, 吳劍斌, 吳海軍
【申請人】浙江大學(xué), 吳海軍
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月29日