多極開關傳感式流量計的製作方法

2023-09-15 20:06:55 1

專利名稱：多極開關傳感式流量計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量水流量的儀器，特別是適用於測量工業廢水流量的一種多極開關式汙水流量計，它屬於流量測量儀器領域。
汙水計量是國家對工業廢水實行總量控制的重要手段，是我國環境保護部門推行的排汙許可證制度的基礎，由於工業廢水成份比較複雜，常常有一定腐蝕性，工廠排汙不均衡，流量不但變動大，且大多數以明渠排放等原因，故市場銷售的產品往往未能適應工業廢水計量的要求。近年來國內先後研製出微電腦的自動檢測流量計，無論光電式或超聲波式汙水流量計，其特徵主要在於測流量的傳感器形式的不同，主要由堰板、傳感器、訊號傳輸線，數據接口，電源適配器，計算機顯示和列印輸出等部分組成。如超聲波式的微電腦明渠汙水流量計，就是利用超聲波探頭髮出的超聲波脈衝，在一種介質傳到相界面經過反射後，再返回到接收探頭，從而由超聲波傳感器確定水位的高度，通過微機處理、計算，列印出所需的汙水流量。它具有功能齊全、操作簡便、自動化程度高等優點。其不足之處是超聲波測量液位的先決條件是以聲速為不變值，但聲速在液體中受液體成份、溫度、壓力的影響，且電路複雜，造價高也是超聲波汙水流量計的一個問題。
本實用新型的目的是設計一把多極開關傳感尺，並把堰板流量計和計算機有效地結合起來，從而達到結構簡單、可靠性高、成本降低，以滿足工業廢水監測，強化環境管理的需要。
本實用新型的目的是這樣實現的裝於水渠的傳感器通過堰板測流，其水位參數經訊號傳輸線送至數據接口。當連接電源適配器的電源後，從計算機顯示和列印輸出得出流量結果，其特徵在於傳感器由傳感尺支架上嵌接排列成行的電極，各電極通過導線接到傳感尺支架頂部的連接線插座上並與數據接口相接。
多極開關傳感尺實際上是一把以電極為標度的水尺，它垂直插置在堰板前的明渠中(插置深度在堰板水準線以下)。該尺採用耐腐蝕的硬質膠板(如聚氯乙烯)作支架，其上排列有單行(列)或多行(列)以等距離的小碳棒作電極。碳棒間加絕緣套管(再用粘膠)固定。通過碳棒上的銅帽與對應的連接線插座相接，並用訊號傳輸線把多極開關傳感尺的對應插座和數據接口的對應插座接通，從而組成邏輯開關電路。利用液體(工業廢水)和空氣導電性的巨大差異，導通或切斷不同高度的電極迴路，當導通時，多極開關傳感尺接地良好，保證邏輯為「0」，電極斷開時，對地具有高的絕緣電阻，保證邏輯為「1」。這樣，液面高度信息轉換為二進位數碼，實現了數碼與汙水高度一一對應關係。通過計算機運算、顯示、累積、列印和存儲等功能，有效地完成汙水自動測量的任務。
本實用新型除具有一般自動流量計的優點外，特別是設計了多極開關傳感尺作為傳感器，故具有如下主要特點1.結構簡單，可一次實現模數轉換。
2.性能可靠，可適於長期在酸、鹼、鹽類等液體介質中工作。
3.造價低廉，易於推廣，適宜國家對工業廢水實行總量控制時使用。
此外，本裝置適應性廣，可作為汙水流量的突擊性監測和長期的定點監測工具。並能及時發現作弊現象，合理地徵收排汙費，促進企業的環境汙染治理及強化環境管理。
本實用新型的測量原理及具體結構特點由以下實施例及其附圖給出

圖1多極開關式汙水流量計工作示意圖圖2多極開關傳感尺結構簡圖圖3、圖48位數字傳感尺電路原理示意圖本實用新型是計算機控制的堰板流量計，即在明渠(1)設置一個堰板(2)。流體越過堰頂向下遊流去，其流量大小是隨堰上遊液體高度H而變的。由於重力及表面張力等因素的影響，液面向堰頂方向逐漸降落，在堰上遊長度為3－4H處，液位保持穩定，故多極開關傳感尺(3)反映流量變化的液位H宜在此處進行測量。設流量為Q則Q＝Kf(H)K為只與堰板有關的常數，可見通過測量堰上液位H就可以測得明渠的流量Q。
本實用新型的多極開關傳感尺(3)為自行設計(見圖2)。它的支架(10)由防水、耐腐蝕、變形小的聚氯乙烯膠板(或同性能的其它工程塑料板)製成，其上面鑽孔嵌接單行(列)或多行(列)的小碳棒做電極(11)，電極(11)的一端嵌銅帽。碳棒的直徑可為0.4、0.3、0.2cm(≤0.4cm)。相鄰同一行的碳棒之間的中心距離可為2、1、0.5cm(以1cm為佳)。其等距排列方式可視多極開關傳感尺的長度和要求的精度而自定，各電極通過連接線接到兩個多芯插座(12)上。為避免懸浮長纖維雜物接觸電極，在傳感尺支架(10)圍上尼龍網。
以下介紹多極開關傳感尺的原理圖3。
多極開關傳感尺是用正邏輯即低電位為「0」，高電位為「1」，將帶有流量信息的二進位數碼傳給計算機，圖3是8位數字式傳感尺的電路原理。圖3由反相器U1連上拉電阻，通過開關與地連接。很明顯當所有開關K打開時U1輸出為全「0」即0000 0000。當所有開關合上時輸出全為「1」即1111 1111。
如果規定操作開關的順序合上為K0→K1→K2→K3→K4→K5→K6→K7；打開為K7→K6→K5→K4→K3→K2→K1→K0。這樣就可以得到一個U1輸出數碼與開關合上的個數成正比的關係，見下表(1)數碼(二進位)十六進位合上的開關0000 000000無
0000 000101K00000 001103K1，K00000 011107K2，K1，K00000 11110FK3，K2，K1，K00001 11111FK4，K3，K2，K1，K00011 11113FK5，K4，K3，K2，K1，K00111 11117FK6，K5，K4，K3，K2，K1，K01111 1111FFK7，K6，K5，K4，K3，K2，K1，K0以D代表U1的數碼K1表示開關合上的個數則D＝Ki，即合上的開關越多，數碼就越大；合上的開關越少，數碼就越小，反之，數碼越大，合上的開關越多；數碼越小，合上的開關就越少。
利用水的導電性作開關K的閘刀，將開關K0，K1，K2，K3，K4，K5，K6，K7由低至高向上排列見圖4。
這樣水漲由低到高，水退由高到低，就可以實現前面所述的開關順序開合所有的開關，從而實現表1的邏輯關係，令圖4中各個開關間的距離h均相等hi＝h(i＝0，1，2，3，4，5，6，7)，所以水的高度就與開關合上的個數成正比，見下表(2)合上的開關水的高度無0
K0hK1，K02hK2，K1，K03hK3，K2，K1，K04hK4，K3，K2，K1，K05hK5，K4，K3，K2，K1，K06hK6，K5，K4，K3，K2，K1，K07hK7，K6，K5，K4，K3，K2，K1，K08h綜合上兩表，多極開關傳感尺實現了數碼與水高度的一一對應關係。
對於其它位數的多極開關傳感尺的原理相同。
測量汙水流量時，其連接如圖1所示，即數據接口(5)與插於水渠(1)，通過堰板(2)測流的多極開關傳感尺(3)和連接線插座(12)通過信號轉輸線(4)連接；數據接口(5)的60芯插頭插入列印輸出(6)的60芯插座，並將列印輸出(6)與計算機顯示(8)接通。最後把電源適配器(7)接上220V交流電，將其9V直流輸出插入列印輸出(6)。由於數據的處理是由計算機控制的，所以整個操作如同使用PC－－1500一樣簡單方便，本流量計經過三個多月的試運行，精度達到預定標準。(堰板及計算機的使用方法為公知技術，詳細操作可參閱有關使用說明書。)本實用新型的主要技術性能。
1.電源電壓AC 220V±10％50±2HzDC 6V 9V2.整機功耗0.3W3.外型尺寸340×330×55(mm)4.重量約8kg5.工作環境及儲運環境(1)計算機工作環境溫度0～45℃(2)傳感尺工作環境溫度0～70℃(3)儲運溫度－20～45℃(4)相對溼度＜59％6.測量範圍4000m3／h7.精度相對誤差≤4％
權利要求1.一種汙水流量計，特別是一種多極開關式汙水流量計，它由堰板(2)，多極開關傳感尺(3)、數據接口(5)、訊號傳輸線(4)，計算機顯示(8)，列印輸出(6)及電源適配器(7)等幾部分組成，其特徵在於多極開關傳感尺由傳感尺支架(10)上嵌接排列成行的電極(11)，各個電極(11)通過導線接到傳感尺支架(10)頂部的連接線插座(12)上，並與數據接口(5)相接。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於傳感尺支架(10)採用防水，耐腐蝕的硬質膠板(如聚氯乙烯)製成。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於各個電極(11)以採用耐腐蝕的碳棒為宜。
4.根據權利要求1、3所述的裝置，其特徵在於電極(11)的碳棒一端嵌銅帽，碳棒上套有絕緣膠管。
5.根據權利要求1、3、4所述的裝置，其特徵在於用作電極的碳棒，其直徑≤0.4cm。
6.根據權利要求1、3、4、5所述的裝置，其特徵在於電極(11)採用單行列或多行列的等距離排列方式，相鄰碳棒中心距離以1cm為佳。
專利摘要本實用新型提供一種多極開關式汙水流量計，它由堰板，多極開關式傳感尺、數據接口，計算機顯示，列印輸出，電源適配器等幾部分組成。由於多極開關式傳感尺上嵌接排列等距的電極組成了邏輯開關電路，實現模數轉換後輸入計算機。它除具有能耗低，高頻率的監測和顯示瞬時流量，能自動列印累計流量等自動流量計的優點外，還具有結構簡單，性能可靠，造價低廉、易於推廣的主要特點。特別適合用於廠礦企業含酸、鹼、鹽的工業廢水的突擊性或長期定點流量監測。可有力地促進企業的環境汙染治理及強化環境管理工作。
文檔編號G01F1/56GK2094036SQ9021661
公開日1992年1月22日 申請日期1990年7月17日 優先權日1990年7月17日
發明者江富餘 申請人:南海縣環境保護局環境科學研究所