一種能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及實驗量測領域，具體涉及一種能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞
目.0
【背景技術】
[0002]水力學及流體力學是工科院校許多專業(yè)的一門主要專業(yè)基礎課?，F(xiàn)代水力學是建立在實驗、理論、計算三大支柱上的，因此，實驗是教學環(huán)節(jié)中不可或缺的內(nèi)容。
[0003]實驗室管道水流經(jīng)常需要測量管道水流壓力，而所測水壓值往往為低壓或微壓，比如常為0.1-80厘米水柱(低于1KPa)。這種像水這樣液體的低壓或微壓測量，傳遞給傳感器的壓力傳送介質(zhì)，傳統(tǒng)上全程都采用工作液體，它的傳遞誤差很大，測量精度很低，甚至達到10%以上。
[0004]以實驗水管流動為例，因傳感器測壓端與水體測壓點是用細水管直接相連通，則傳感器所接收到的壓力是通過水體傳送的，由于傳感器的測壓芯片與測壓嘴之間尚有一小段密閉通道，連通管中的有壓水柱只能流到傳感器測壓嘴的嘴口附近，顯然水與壓力芯片之間有空氣阻隔，壓力水不能直接作用在傳感器的壓力芯片上，又由于傳感器內(nèi)的壓力傳遞通道很細小，這樣，在液氣交界面上就會產(chǎn)生很大的表面張力，其值可達到1-5厘米水柱，甚至更大，使壓力測量誤差達10%以上。同時，在連通管上常有氣泡或氣柱直流，會造成壓力傳遞誤差，要求連通管進行排水排氣，而這種操作往往需要將傳感器一端的連通管拔下，讓連通管中的氣泡隨水流流走，這種過程叫排氣。傳統(tǒng)的排氣操作很麻煩。如何方便排氣操作，克服排氣中的誤差，克服液體管流這一低壓或微壓的測量誤差，是實驗室測量技術需要解決的問題。
[0005]隨著現(xiàn)代量測技術的發(fā)展，其他各行業(yè)領域的實驗儀器在現(xiàn)代量測技術的創(chuàng)新和應用上已遠遠領先于流體力學類實驗教學儀器。而對于流體力學的教學實驗儀器想要實現(xiàn)全面的數(shù)字化量測和控制，甚至將來實現(xiàn)面向MOOC的網(wǎng)絡遠程實驗，第一步要解決的就是如何實現(xiàn)壓力檢測裝置的自動控制與精確測量。本發(fā)明就是針對這一難題而開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，結合電極控制液氣轉化筒中的液位，在筒內(nèi)設置了電極，可由電極的設置位置來自動控制相應筒內(nèi)水位的高度。
[0007]一種能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，包括:
[0008]帶電極的液氣轉化筒，所述的液氣轉化筒上設有進水口，所述的液氣轉化筒的頂部設有氣嘴；
[0009]通過導管與所述氣嘴連接的閥門；
[0010]與所述氣嘴連通的壓力傳感器；
[0011]以及，與所述電極連接的繼電器，該繼電器與所述閥門電連接。
[0012]本發(fā)明中，液氣轉化筒下部為壓力水，上部為壓力空氣，測壓端的壓力經(jīng)水體傳遞到液氣轉化筒的下部水體，并作用于筒上部的壓力空氣，實現(xiàn)測點壓力在傳送到壓力傳感器過程中的水氣介質(zhì)轉換。筒內(nèi)的水位需要調(diào)節(jié)與控制。使用時，將測壓端與液氣轉化筒的進水口連接，從液氣轉化筒的進水口進水，閥門處于打開狀態(tài)，液氣轉化筒的液位會慢慢上升，液氣轉化筒帶電極，到水位沒過電極，電極以水為導體，處于通路，從而啟動繼電器，繼電器控制閥門關閉，從而使得氣嘴內(nèi)不再有氣體排出，使得壓力升高，當液氣轉化筒內(nèi)的氣體壓力與水壓相等時，水位維持恒定。因此，可由電極的設置位置來自動控制相應筒內(nèi)水位的高度。
[0013]作為優(yōu)選，所述的電極為一對，設置在所述液氣轉化筒上，高于所述液氣轉化筒的進水口，該對電極根據(jù)需要設置在不同的高度。
[0014]進一步優(yōu)選，所述的電極設置在所述液氣轉化筒的側壁中部。
[0015]作為優(yōu)選，所述的進水口設在所述液氣轉化筒的側壁上，該進水口用于與測壓點的水體相連通，用于進水。
[0016]進一步優(yōu)選，所述的進水口設在所述液氣轉化筒的側壁底部上。
[0017]作為優(yōu)選，所述的閥門為電控氣閥，該電控氣閥通過所述導管與所述氣嘴連接。如具體可采用電控二通氣閥或電控三通氣閥，電控二通氣閥或電控三通氣閥通過所述導管與所述氣嘴連接。電控二通氣閥或電控三通氣閥由繼電器電控，繼電器由水位沒過電極后觸發(fā)，觸發(fā)后，繼電器控制電控二通氣閥關閉。
[0018]作為優(yōu)選，所述的導管上設有三通，該三通中一路與所述氣嘴連接，一路與所述閥門連接，還有一路與所述壓力傳感器連接。
[0019]進一步優(yōu)選，所述的三通中的一路通過壓力傳遞氣管與所述壓力傳感器連接。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0021]本發(fā)明的特點在于在筒內(nèi)設置了電極，可由電極的設置位置來自動控制相應筒內(nèi)水位的高度。本發(fā)明能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，結構與電路簡單，制作方便，自動控制可靠。
[0022]本發(fā)明能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，克服了液體直接作用于壓力傳感器所產(chǎn)生的表面張力誤差，使低壓測量精度可由10%提高到1%以上，提高了所測壓差的穩(wěn)定度，以及避免了壓力傳感器受液體腐蝕而提高了使用壽命。
[0023]本發(fā)明能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，特別適用于壓力或流量自動采集，自動控制，自動操作的系統(tǒng)中。本發(fā)明填補了已有壓力傳遞介質(zhì)的液氣轉換裝置在自動控制領域中應用的空白。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置的結構示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明中電極、繼電器和閥門控制電路原理圖；
[0026]其中，I為氣嘴，2為液氣轉化筒，3為電極，4為水嘴，5為三通，7為壓力傳遞氣管，8為繼電器，9為壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0027]如圖1、圖2所示，為本發(fā)明能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，包括:帶電極3的液氣轉化筒2，液氣轉化筒2上設有進水口 4，液氣轉化筒2的頂部設有氣嘴I ;通過導管與氣嘴I連接的閥門6 ;與氣嘴I連通的壓力傳感器9 ;以及，與電極3連接的繼電器8，該繼電器8與閥門6電連接。
[0028]電極3為一對，設置在液氣轉化筒2的側壁中部，高于液氣轉化筒2的進水口 4，該對電極3根據(jù)需要設置在不同的高度，圖中設置在液氣轉化筒2的中部。
[0029]進水口 4設在液氣轉化筒2的底部側壁上，該進水口 2用于與測壓點的水體相連通，用于進水。
[0030]閥門6為電控二通氣閥或電控三通氣閥，具體采用常閉型電控二通氣閥，電控二通氣閥通過導管與氣嘴I連接。電控二通氣閥由繼電器8電控，繼電器8由水位沒過電極3后觸發(fā)，觸發(fā)后，繼電器8控制電控二通氣閥關閉。
[0031]導管上設有三通5，該三通5中一路與氣嘴I連接，一路與閥門6連接，還有一路通過壓力傳遞氣管7與壓力傳感器9連接。
[0032]本發(fā)明能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置具有帶電極3的液氣轉化筒2，筒上部設有氣嘴1，與電控二通氣閥常閉端相連通，并行通過三通5接壓力傳遞氣管7再連接到壓力傳感器9的測壓端；下部設有進水口 4，與測壓點的水體相連通。當筒內(nèi)液位低于電極3以下時，電極開路不觸發(fā)圖2中的繼電器8，常閉電控二通氣閥(即閥門中的具體一種)處于通電開啟狀態(tài)，液氣轉化筒2內(nèi)的空氣與大氣相通，此時，測壓點的有壓水經(jīng)進水口 4流入筒內(nèi)，使筒內(nèi)液位自動提高。這個過程是壓力測量中連通水管的一個排氣過程，是必須要有的。一旦水位提高到電極3浸水，電極導通，觸發(fā)繼電器8，切斷電控二通氣閥電源，常閉電控二通氣閥斷電，其氣路關閉，筒內(nèi)空氣處于與大氣不通的密封狀態(tài)，于是經(jīng)進水口 4流入筒內(nèi)的水流受阻，水位即穩(wěn)定于電極位置的高度上。由于該轉換裝置所測的水壓通常為低于1kPa低壓或微壓。所以在壓力變化過程中，因筒內(nèi)空氣受水壓的大小作用所引起的液位變化是微弱的(小于1% )，而且是隨壓力大小線性相關的，可以在水壓與電壓轉換的后處理時，予以精確補償。因而本發(fā)明的一種能自動控制水位的液氣轉換型壓力傳遞裝置完全替代了手動放氣螺絲的液位控制操作，實現(xiàn)了轉換筒內(nèi)的水位自動調(diào)節(jié)與控制ο
【主權項】
1.一種能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，其特征在于，包括: 帶電極的液氣轉化筒，所述的液氣轉化筒上設有進水口，所述的液氣轉化筒的頂部設有氣嘴； 通過導管與所述氣嘴連接的閥門； 與所述氣嘴連通的壓力傳感器； 以及，與所述電極連接的繼電器，該繼電器與所述閥門電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，其特征在于，所述的電極為一對，設置在所述液氣轉化筒上，高于所述液氣轉化筒的進水口。
3.根據(jù)權利要求2所述的能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，其特征在于，所述的電極設置在所述液氣轉化筒的側壁中部。
4.根據(jù)權利要求1所述的能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，其特征在于，所述的進水口設在所述液氣轉化筒的側壁上。
5.根據(jù)權利要求4所述的能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，其特征在于，所述的進水口設在所述液氣轉化筒的側壁底部上。
6.根據(jù)權利要求1所述的能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，其特征在于，所述的閥門為電控氣閥，該電控氣閥通過所述導管與所述氣嘴連接。
7.根據(jù)權利要求1所述的能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，其特征在于，所述的導管上設有三通，該三通中一路與所述氣嘴連接，一路與所述閥門連接，還有一路與所述壓力傳感器連接。
8.根據(jù)權利要求7所述的能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，其特征在于，所述的三通中的一路通過壓力傳遞氣管與所述壓力傳感器連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，包括：帶電極的液氣轉化筒，所述的液氣轉化筒上設有進水口，所述的液氣轉化筒的頂部設有氣嘴；通過導管與所述氣嘴連接的閥門；與所述氣嘴連通的壓力傳感器；以及，與所述電極連接的繼電器，該繼電器與所述閥門電連接。本發(fā)明的特點在于在筒內(nèi)設置了電極，可由電極的設置位置來自動控制相應筒內(nèi)水位的高度。本發(fā)明能自動控制液位的液氣轉換型壓力傳遞裝置，結構與電路簡單，制作方便，自動控制可靠。本發(fā)明特別適用于壓力或流量自動采集，自動控制，自動操作的系統(tǒng)中。本發(fā)明填補了已有壓力傳遞介質(zhì)的液氣轉換裝置在自動控制領域中應用的空白。
【IPC分類】G05D9-12
【公開號】CN104750128
【申請?zhí)枴緾N201510148974
【發(fā)明人】毛欣煒, 毛根海
【申請人】浙江大學, 杭州源流科技有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月31日