阻尼浮力式动态液位在线检测仪转让专利
申请号 : CN200810233455.2
文献号 : CN101382450B
文献日 : 2010-09-29
发明人 : 贾瑞强
申请人 : 昆明理工大学
摘要 :
本发明是一种阻尼浮力式动态液位在线检测仪。其特征在于由两部分组成，即浮子和阻尼浮力检测装置；浮子由双锥体构成，阻尼浮力检测装置由测量杆、可调阻尼器、浮力测量装置构成，可调阻尼器和浮力测量器装在测量杆上，测量杆通过固定座固定；浮子通过刚性杆延伸装置连接阻尼检测装置，阻尼浮力检测装置连接微处理器处理输出标准信号。本发明是以浮子的浮力标示待测液位，通过测量浮子上的浮力而显示被测的液位。对于动态液位的波动，可以通过合理的调节阻尼值，而使浮力值保持稳定，所以对于动态液位的在线检测，能够输出稳定的液位值。
权利要求 :
1.一种阻尼浮力式动态液位在线检测仪，其特征在于由两部分组成，即浮子和阻尼浮力检测装置；浮子由双锥体构成，阻尼浮力检测装置由测量杆、可调阻尼器、浮力测量装置构成，可调阻尼器和浮力测量器装在测量杆上，测量杆通过固定座固定；浮子通过刚性杆延伸装置连接阻尼浮力检测装置，阻尼浮力检测装置连接微处理器处理输出标准信号；浮子初始位置应该沉于待测液位的液体中达到下椎体的2/3处，浮子直径、双锥体各自的锥体高度、自重、待测液体密度以及浮子容积满足下式：
Φ-液池或液槽直径；D-浮子直径，W-浮子自重，δ-液体密度，H液-液池或液槽中液体高度，h-浮子下锥体高度。
2.根据权利要求1所述的阻尼浮力式动态液位在线检测仪，其特征在于对阻尼检测装置的阻尼大小和浮子及待测液位面积和波动特性产生影响的浮子径高比k1应满足下式：
1.2≥k1≥0.4。
说明书 :
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，具体地说是阻尼浮力式动态液位在线检测仪。
背景技术
工程中稳态液体料位(例如静态水池液位等等)的在线检测已经得到了很好的解决，然而对于波动液体料位(例如选矿厂中浮选槽液位、泵池液位等等)的在线检测还有待改善和改进。
工程中稳态液体料位以浮子法做在线检测时，一般是将浮子作为液位的直接标示部件，然后通过诸如超声雷达位置传感器、或连杆位移、角位移传感器等检测出浮子随液位的变化，然后输出液体料位值。这些方法的共同特点是浮子随液位上下波动，所以当使用这种液位检测装置在线检测液位时，液位本身有波动时(比如液槽或液池内有搅拌等)这种检测仪输出的液位值就是随机波动的。一般的浮子式液位测量装置，以浮子方式测量液位，主要是利用浮子的位置信息来标示液位。那么随着被测液位的波动，浮子的位置也将随之无规则变动，所得液位信息难于稳定和准确。
工程中稳态液体料位以浮子法做在线检测时，一般是将浮子作为液位的直接标示部件，然后通过诸如超声雷达位置传感器、或连杆位移、角位移传感器等检测出浮子随液位的变化，然后输出液体料位值。这些方法的共同特点是浮子随液位上下波动，所以当使用这种液位检测装置在线检测液位时，液位本身有波动时(比如液槽或液池内有搅拌等)这种检测仪输出的液位值就是随机波动的。一般的浮子式液位测量装置，以浮子方式测量液位，主要是利用浮子的位置信息来标示液位。那么随着被测液位的波动，浮子的位置也将随之无规则变动，所得液位信息难于稳定和准确。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种阻尼浮力式动态液位在线检测仪，能对动态液位做在线检测，并能够输出稳定的液位值。
本发明的检测仪由两部分组成，即浮子和阻尼浮力检测装置。浮子由双锥体构成，阻尼浮力检测装置由测量杆、可调阻尼器、浮力测量器几部分构成，可调阻尼器和浮力测量装置装在测量杆上，测量杆通过固定座固定。
浮子通过刚性杆延伸可适应不同液位测量安装环境；刚性杆传递的浮力信息通过铰链连接作用于带阻尼的压力检测装置，压力信号被转变成电信号后通过微处理器处理输出标准信号。
作为液位示踪装置的双锥体型浮子，其直径、双锥体各自的锥体高度、浮子系统自重待测液体密度以及浮子容积满足以下规则：
规则一：
式中：Φ—液池或液槽直径；D—浮子直径，W—浮子自重，δ—液体密度，H液—液池或液槽中液体高度，h—浮子下锥体高度。
规则二：浮子连杆系统施加适当的阻尼，而且阻尼大小和浮子及待测液位面积和波动特性之间满足规则，
1.2≥k1≥0.4；k1为浮子径高比；
所述的浮力测量器是压力传感器。可调阻尼器由减震材料和弹性原件组成，通过调节弹性原件的压缩量以达到调节阻尼大小的目的。
测量原理：
在满足上述规则的条件下，浮力和液位的关系为：
δ—液体密度，W—浮子系统重量，F—所受浮力，k1—浮子径高比(由规则二确定)，h1—浮子沉入液体中的高度。
ΔF～浮力变化；Δh1～液位变化；
K为灵敏度系数：
所以通过测量浮力变化的值就可以有效地测量出液位的值：
液位：
本发明是以浮子的浮力标示待测液位，通过测量浮子上的浮力而显示被测的液位。对于动态液位的波动，可以通过合理的调节阻尼值，而使浮力值保持稳定，所以对于动态液位的在线检测，能够输出稳定的液位值。浮子采用双锥体结构，对于稳定波动和提高浮力随液位变化的灵敏度有很好的作用。
本发明将浮子固定安装，没有可动部件，且将液位传感和测量分开成两个部分，所以易于安装、使用，并且容易维护和调节；液位传感部分(浮子)除满足规格结构上的基本要求外，对于其自身所用材料等完全可以为适应不同液体液位的检测而实现诸如：耐磨、耐腐蚀、耐酸、耐碱、耐高温等等，所以扩大了其适应性。本发明也可很好地应用于稳态液位的在线检测。
本发明的检测仪由两部分组成，即浮子和阻尼浮力检测装置。浮子由双锥体构成，阻尼浮力检测装置由测量杆、可调阻尼器、浮力测量器几部分构成，可调阻尼器和浮力测量装置装在测量杆上，测量杆通过固定座固定。
浮子通过刚性杆延伸可适应不同液位测量安装环境；刚性杆传递的浮力信息通过铰链连接作用于带阻尼的压力检测装置，压力信号被转变成电信号后通过微处理器处理输出标准信号。
作为液位示踪装置的双锥体型浮子，其直径、双锥体各自的锥体高度、浮子系统自重待测液体密度以及浮子容积满足以下规则：
规则一：
式中：Φ—液池或液槽直径；D—浮子直径，W—浮子自重，δ—液体密度，H液—液池或液槽中液体高度，h—浮子下锥体高度。
规则二：浮子连杆系统施加适当的阻尼，而且阻尼大小和浮子及待测液位面积和波动特性之间满足规则，
1.2≥k1≥0.4；k1为浮子径高比；
所述的浮力测量器是压力传感器。可调阻尼器由减震材料和弹性原件组成，通过调节弹性原件的压缩量以达到调节阻尼大小的目的。
测量原理：
在满足上述规则的条件下，浮力和液位的关系为：
δ—液体密度，W—浮子系统重量，F—所受浮力，k1—浮子径高比(由规则二确定)，h1—浮子沉入液体中的高度。
ΔF～浮力变化；Δh1～液位变化；
K为灵敏度系数：
所以通过测量浮力变化的值就可以有效地测量出液位的值：
液位：
本发明是以浮子的浮力标示待测液位，通过测量浮子上的浮力而显示被测的液位。对于动态液位的波动，可以通过合理的调节阻尼值，而使浮力值保持稳定，所以对于动态液位的在线检测，能够输出稳定的液位值。浮子采用双锥体结构，对于稳定波动和提高浮力随液位变化的灵敏度有很好的作用。
本发明将浮子固定安装，没有可动部件，且将液位传感和测量分开成两个部分，所以易于安装、使用，并且容易维护和调节；液位传感部分(浮子)除满足规格结构上的基本要求外，对于其自身所用材料等完全可以为适应不同液体液位的检测而实现诸如：耐磨、耐腐蚀、耐酸、耐碱、耐高温等等，所以扩大了其适应性。本发明也可很好地应用于稳态液位的在线检测。
附图说明
图1是本发明的阻尼浮力式动态液位在线检测仪液位测量安装示意图。
图2是本发明的浮子结构示意图。
图3是本发明的阻尼检测装置结构示意图。
图4是本发明的浮力信号处理及输出电原理框图。
图中，1-阻尼浮力检测装置，2-浮子延伸安装支撑装置，3-浮子，4-待测液位，5-安装支座，6-液池，7-浮子安装连接位置，8-测量杆，9-可调阻尼器，10-浮力测量器，11-固定座，12-壳体，H-检测仪安装高度，H液-液池或液槽中液体高度，H安-检测仪安装距离液位上的高度，h1-浮子沉入液体中的高度，h-浮子下锥体高度，D-浮子锥体最大直径，D1-浮子沉入液体h1高度时对应的锥体直径，h3-浮子上锥体高度。
图2是本发明的浮子结构示意图。
图3是本发明的阻尼检测装置结构示意图。
图4是本发明的浮力信号处理及输出电原理框图。
图中，1-阻尼浮力检测装置，2-浮子延伸安装支撑装置，3-浮子，4-待测液位，5-安装支座，6-液池，7-浮子安装连接位置，8-测量杆，9-可调阻尼器，10-浮力测量器，11-固定座，12-壳体，H-检测仪安装高度，H液-液池或液槽中液体高度，H安-检测仪安装距离液位上的高度，h1-浮子沉入液体中的高度，h-浮子下锥体高度，D-浮子锥体最大直径，D1-浮子沉入液体h1高度时对应的锥体直径，h3-浮子上锥体高度。
具体实施方式
实施例：
如图1所示，本发明的阻尼浮力式动态液位在线检测仪由浮子和阻尼浮力检测装置构成。浮子由双锥体构成，如图2所示，其直径、双锥体各自的锥体高度、浮子系统自重待测液体密度以及浮子容积满足下式：
阻尼浮力检测装置由测量杆8、可调阻尼器9、浮力测量器10等构成，可调阻尼器和浮力测量装置装在测量杆上，测量杆通过固定座11固定。可调阻尼器由减震材料和弹性原件组成，通过调节弹性原件的压缩量以达到调节阻尼大小的目的。浮力测量器是压力传感器，。
浮子通过刚性杆延伸装置2可适应不同液位测量安装环境；刚性杆传递的浮力信息通过铰链连接作用于带阻尼的浮力检测装置1，压力信号可转变成电信号后通过微处理器处理输出标准信号(现有技术)。
浮子在测量状态时并非在其自然漂浮状态，而是置于待测液体中使其沉入液体中一定的深度，即沉入液体中达到下锥体的2/3以上。
本发明的阻尼测量部分相对密封，可以灵活的安装在固定基座上，易于调节、维护。
如图1所示，本发明的阻尼浮力式动态液位在线检测仪由浮子和阻尼浮力检测装置构成。浮子由双锥体构成，如图2所示，其直径、双锥体各自的锥体高度、浮子系统自重待测液体密度以及浮子容积满足下式：
阻尼浮力检测装置由测量杆8、可调阻尼器9、浮力测量器10等构成，可调阻尼器和浮力测量装置装在测量杆上，测量杆通过固定座11固定。可调阻尼器由减震材料和弹性原件组成，通过调节弹性原件的压缩量以达到调节阻尼大小的目的。浮力测量器是压力传感器，。
浮子通过刚性杆延伸装置2可适应不同液位测量安装环境；刚性杆传递的浮力信息通过铰链连接作用于带阻尼的浮力检测装置1，压力信号可转变成电信号后通过微处理器处理输出标准信号(现有技术)。
浮子在测量状态时并非在其自然漂浮状态，而是置于待测液体中使其沉入液体中一定的深度，即沉入液体中达到下锥体的2/3以上。
本发明的阻尼测量部分相对密封，可以灵活的安装在固定基座上，易于调节、维护。