一種用於液體壓力計液面位置測量的浮子機構及測量方法
2023-09-14 16:03:55 2
專利名稱：一種用於液體壓力計液面位置測量的浮子機構及測量方法
技術領域：
本發明涉及液體壓力計，尤其涉及一種用於液體壓力計液面位置測量的浮子機構。
背景技術：
液體壓力計，是一種利用液柱高度差直接進行壓力測量的儀表。其最大的優點是直觀，能將較小的壓力保持穩定狀態，但要實現高準確度測量的最大技術難點是液面位置測量。傳統的測量液面方法大致分為二種，一種是在玻璃管上刻上刻度目測玻璃管中液面的位置，另一種方法是調整液面並觀察固定在容器中的錐尖和其在液面中的倒影，使之即將相碰，此時錐尖的位置就是液面位置。如附圖1所示，最典型就是U形管壓力計，測量準確度相當低。附圖2所示的方法相對較準確，典型例子就是補償式微壓計，其缺點第一是平衡時的液面位置固定，其二是必須用目測來調節平衡位置，很難進行自動控制和數字通訊。除了以上兩種方法以外目前還有人採用超聲波直接進行液面位置測量。超聲波的特徵是頻率高，波長短，繞射現象小，而且方向性好，能夠成為射線而定向傳播。液面高度為超聲波傳播速度和傳送時間的積，Distance=VT。測量原理是打開超聲波時觸發脈衝計數到接收到返回信號時停止計數，見附圖3所示。為了使測量更準確，可以用橫向固定距離來標定超聲波傳送的一些常數。測量準確度有可能達到百分之幾毫米的數量級。但是，如果是採用介質為水的液體壓力計，對應十分之幾的Pa壓力。測量的穩定性和精確性則並不理想。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種用於液體壓力計液面位置測量的浮子機構，解決現在液體壓力計液面位置測 量採用人眼目測或其它方法，精確度無法保證，一致性很差的缺陷。技術方案一種用於液體壓力計液面位置測量的浮子機構，設置在液體壓力計的傳導介質液面上，其特徵在於:包括浮子和浮子穩定機構，所述浮子包括浮體和「T」形測量頭，浮體採用鋁合金浮體，測量頭的「T」形頂端面為聚四氟漫反射平面，浮體兩端分別有伸出的穩定槽，所述穩定槽套在固定在液體壓力計的容器內的左右兩個穩定支架的豎直立柱上，所述兩個穩定支架豎直設置在所述容器內上下平面之間，所述浮體以中心線對稱設置，「T」形測量頭設置在此中心線對稱軸上，所述容器內壁採用Teflon塗層。進一步，所述浮體的左右兩端分別貼近設置在容器內的左右兩個穩定支架。進一步，所述浮體為向下的圓錐體。進一步，所述容器為密封容器。進一步，在所述容器上設置有雷射位移計，配合所述浮子機構測量容器內液面高度。有益效果
本發明的浮子機構用在液體壓力機的液面上，配合雷射位移計或其它測量裝置就可以非常精確的得到液面的高度值，並觀察到液面高度的變化，比起現在眼睛直視精確度大大提高，而且即使在微壓變化下，也能精確測試，不受影響，穩定性非常好。
圖1為現有技術一種測量方法的示意圖。圖2為現有技術另一種測量方法的示意圖。圖3為現有技術中超聲波測量原理示意圖。圖4為本發明結構示意圖。圖5為本發明結構配合雷射位移計進行液面測量的原理示意圖。其中:1_浮體， 2-測量頭，3-測量頭的「T」形頂端面，4-穩定槽，5-穩定支架，6-傳壓介質液面，7-容器，8-半導體雷射器，9-雷射器前的鏡片，10-收集鏡片，Il-CCD陣列，12-信號處理器，13-被測物體。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。為解決在微壓情況下的檢測，新設計了一種浮子機構，將浮子機構設置在液體壓力計的容器7內的傳導介質液面6上，整個浮子機構包括浮子和浮子穩定機構，所述浮子包括浮體I和「T」形測量頭2，浮體I採用鋁合金浮體，測量頭的「T」形頂端面3為聚四氟漫反射平面，浮體I兩端分別有伸出的穩定槽4，所述穩定槽4套在固定在液體壓力計的容器7內的左右兩個穩定支架4的豎直立柱上，所述兩個穩定支架4豎直設置在所述容器7內上下平面之間，穩定支架4能限制浮子轉動和搖擺，參見附圖4。容器7上方的雷射位移計，將雷射光束射向漫反射表面的反射平面，根據不同的距離對應不同的反射角進行距離測量。本浮子機構的容器7內壁採用Teflon塗層，以減小容器內表面對介質的附著力，這樣使附著力小於液體分子間的內聚力，液體介質不易產生掛壁現象。值得注意，該浮子機構的研製必須保證浮子的重心和其中心位置非常的一致，不然浮子會傾斜並在穩定支架4上產生摩擦使浮力平衡發生變化，因此所述浮體I以中心線對稱設置，「T」形測量頭2設置在此中心線對稱軸上。在所述容器7上可以設置有雷射位移計，配合所述浮子機構測量容器內液面高度。雷射位移計採用光學三角法測量原理(見附圖5)進行測量，也就是將半導體雷射器8射出的單色光，由雷射器前的鏡片9聚焦到被測物體13。反射光被收集鏡片10收集，投射到CXD陣列11上；信號處理器12通過三角函數計算CXD陣列11上的光點位置得到距物體的距離。圖中示意被測物體13初始位置到移動位置的測量示意圖。如果發射平面發生偏斜，則必然影響到位置測量的準確度，所以浮子的漂浮狀態十分重要。為了測量絕壓和真空，浮子機構必須完全密封。密封機構分三個部分:一是上蓋的嵌入式環形膠墊密封，第二個是壓力接口的壓力真空密封，第三個是雷射位移計和本機構的通光隔離密封。實際測量時，以無壓差時的雷射位移計測量值Dtl為零位，加壓後測量時的雷射位移計讀數Dx是一個相對的讀數，實際的液面位置D:
權利要求
1.一種用於液體壓力計液面位置測量的浮子機構，設置在液體壓力計的傳導介質液面上，其特徵在於:包括浮子和浮子穩定機構，所述浮子包括浮體和「T」形測量頭，浮體採用鋁合金浮體，測量頭的「T」形頂端面為聚四氟漫反射平面，浮體兩端分別有伸出的穩定槽，所述穩定槽套在固定在液體壓力計的容器內的左右兩個穩定支架的豎直立柱上，所述兩個穩定支架豎直設置在所述容器內上下平面之間，所述浮體以中心線對稱設置，「T」形測量頭設置在此中心線對稱軸上，所述容器內壁採用Teflon塗層。
2.如權利要求1所述的用於液體壓力計液面位置測量的浮子機構，其特徵在於:所述浮體的左右兩端分別貼近設置在容器內的左右兩個穩定支架。
3.如權利要求1或2所述的用於液體壓力計液面位置測量的浮子機構，其特徵在於:所述浮體為向下的圓錐體。
4.如權利要求1或2所述的用於液體壓力計液面位置測量的浮子機構，其特徵在於:所述容器為密封容器。
5.如權利要求1或2所述的用於液體壓力計液面位置測量的浮子機構，其特徵在於:在所述容器上設置有雷射位移計，配合所述浮子機構測量容器內液面高度。
6.一種應用如權利要求1所述的浮子機構進行液體壓力計液面位置測量的方法，其特徵在於:在液體壓力計的液體容器內設置有所述浮子機構，在所述液體容器頂面，位於浮子機構上方設置有雷射位移計，所述雷射位移計採用光學三角法，以所述浮子機構的聚四氟漫反射平面為被測物體進行位移測量，並結合傳導介質和浮子機構的參數計算得到液面的高度位置 。
全文摘要
本發明涉及一種液體壓力計，屬於檢測領域。一種用於液體壓力計液面位置測量的浮子機構，設置在液體壓力計的傳導介質液面上，其特徵在於包括浮子和浮子穩定機構，所述浮子包括浮體和「T」形測量頭，浮體採用鋁合金浮體，測量頭的「T」形頂端面為聚四氟漫反射平面，浮體兩端分別有伸出的穩定槽，所述穩定槽套在固定在液體壓力計的容器內的左右兩個穩定支架的豎直立柱上，所述兩個穩定支架豎直設置在所述容器內上下平面之間，所述浮體以中心線對稱設置，測量頭設置在此中心線對稱軸上，所述容器內壁採用Teflon塗層。本發明的浮子機構用在液體壓力機的液面上，配合測量裝置就可以非常精確的得到液面的高度值，精確度和穩定性非常好。
文檔編號G01F23/76GK103234603SQ201310095908
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月25日 優先權日2013年3月25日
發明者潘徵宇, 胡玲, 洪扁, 韓濤 申請人:上海市計量測試技術研究院