儲油罐用密度液位溫度界面測量儀的製作方法

2023-10-31 21:28:27

專利名稱：儲油罐用密度液位溫度界面測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於檢測儲油罐內液體的密度、液位、溫度以及界面的測量儀器。
背景技術：
目前石油或化工行業，往往需要測出兩種液體之間的界面，尤其是石油產品的儲罐內儲存的液體，一般都含有水，如果不知道兩種液體的界面，就無法計算出每種液體的含量，有時也往往需要知道與液體有關的其它相關參數。目前使用的方法過於落後，不科學。其常用的方法是，通過罐體底部的閥門放水，待出油時關掉閥門，再測出油的深度，即可計算出油的總重量，油排除罐外很不安全，容易造成火災。還有通過在罐壁連通容器並在容器內用內置浮球測量液體界面的方法，不同比重的液體需要使用不同比重的浮球，而浮球的製造工藝很複雜，增加了使用成本。但這些都是使用機械裝置的測量方法，難以操作，難以實現，測量的結果不精確，無法測量液體的其它參數。
實用新型內容為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種儲油罐用密度液位溫度界面測量儀，該測量儀使用了一種全新的方法，可以測量儲罐內液體的密度、液位、溫度以及兩種液體之間的界面多項參數，儀器可以與計算機通訊，測量儀測出的多項數據傳給計算機後，由計算機集中處理，將計算結果顯示或列印輸出，該測量儀使用非常方便，安裝定位容易實現，其測試結果精度高。
本實用新型提供這樣的技術方案一種儲油罐用密度液位溫度界面測量儀，其電路由壓力傳感器部分、溫度傳感器部分、AD模數轉換電路部分、CPU單片機、遠傳激勵以及電源部分組成，壓力傳感器部分由第一壓力傳感器、第二壓力傳感器以及第三壓力傳感器組成，三個壓力傳感器分別通過電連接器J1連接AD模數轉換晶片U1的信號輸入端AIN1-AIN6，溫度傳感器的輸出信號直接連接CPU單片機的輸入端P17，AD模數轉換晶片U1的信號輸出端連接CPU單片機U3的信號輸入端P10-P13，CPU單片機U3的兩條通訊線RXD、TXD分別通過兩組遠傳激勵U4A、U4B、U4C連接用以與計算機通訊的通訊接口J12，電源部分的直流輸出端連接晶片的直流工作電源端。
所述電源部分由+24V直流電源經三端穩壓管U5反向連接穩壓管D2後，並聯連接兩組三端穩壓管U7、U6形成，第一組三端穩壓管U7的電壓輸入端Vin和電壓輸出端+5V分別通過濾波電容接地，第二組三端穩壓管U6的電壓輸入端Vin和電壓輸出端+Vout之間連接有保護電路，分別通過濾波電容接地，第一組三端穩壓管U7的直流電壓輸出VCC連接整個電路的直流數字工作電壓VCC端，第二組三端穩壓管U6的直流電壓輸出VDD連接AD模數轉換晶片U1的直流模擬工作電壓VDD端。
所述測量儀由鋁管、固定杆、三個壓力傳感器、溫度傳感器以及印刷電路板組成，其主體是一個有一定長度的鋁管，鋁管上部連接有固定杆，鋁管上沿上下方向按一定距離安裝有三個壓力傳感器，傳感器固定在鋁管的側壁上，溫度傳感器安裝在鋁管內，四個傳感器的導線連接印刷電路板，印刷電路板通過通訊電纜連接計算機。
所述印刷電路板可以安裝在所述鋁管內。
所述印刷電路板可以安裝在小盒體內，小盒體位於罐體外放置。
本實用新型的優點在於由於使用了多個壓力傳感器和溫度傳感器以及AD模數轉換電路，AD模數轉換電路將壓力傳感器的模擬信號轉換成數位訊號，輸入給單片機，溫度傳感器將其數位訊號輸入給單片機，單片機將其數據處理後傳輸出給計算機，計算機可以根據一定的計算方法計算出液體的溫度、液體液面的高度、液體的密度以及兩種液體之間的界面，電路結構中遠傳激勵的使用保證了測量儀與計算機的遠距離通訊方案，在使用時，根據常規的液體界面高度範圍，將安裝有傳感器的鋁管伸入界面範圍內，即可測出需要的各種數據，這種測量方法簡單可靠，容易實現，測量精度高，計算機最後可以顯示或列印輸出各種結果。
以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明。


圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是本實用新型測量儀位於罐體內使用時的示意圖。
圖3是本實用新型的電路原理框圖。
圖4是本實用新型電源電路的原理框圖。
圖5是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
如圖3、圖4、圖5所示，一種儲油罐用密度液位溫度界面測量儀10，其電路由壓力傳感器部分、溫度傳感器部分、AD模數轉換電路部分、CPU單片機、遠傳激勵以及電源部分組成，壓力傳感器部分由第一壓力傳感器、第二壓力傳感器以及第三壓力傳感器組成，三個壓力傳感器分別通過電連接器J1連接AD模數轉換晶片U1的信號輸入端AIN1-AIN6，三個位於罐體內不同高度的壓力傳感器，將測出的模擬壓力值輸入給AD模數轉換晶片U1，AD模數轉換晶片U1將其模擬信號轉換成數位訊號傳送給CPU單片機，溫度傳感器測出的數位訊號直接輸送給CPU單片機的輸入端P17，AD模數轉換晶片U1的信號輸出端連接CPU單片機U3的信號輸入端P10-P13，CPU單片機U3的兩條通訊線RXD、TXD分別通過兩組方向相反的遠傳激勵U4A、U4B、U4C連接用以與計算機通訊的通訊接口J12，CPU單片機U3還可以連接參考電壓電路U2，電源部分由+24V直流電源經三端穩壓管U5反向連接穩壓管D2後，並聯連接兩組三端穩壓管U7、U6形成，第一組三端穩壓管U7的電壓輸入端Vin和電壓輸出端+5V分別通過濾波電容接地，第二組三端穩壓管U6的電壓輸入端Vin和電壓輸出端+Vout之間連接有保護電路，分別通過濾波電容接地，第一組三端穩壓管U7的直流電壓輸出VCC連接整個電路的直流數字工作電壓VCC端，第二組三端穩壓管U6的直流電壓輸出VDD連接AD模數轉換晶片U1的直流模擬工作電壓VDD端。
如圖1、圖2所示，所述儲油罐用密度液位溫度界面測量儀10由鋁管1、固定杆6、三個壓力傳感器2、3、5、溫度傳感器4以及印刷電路板組成，其主體是一個有一定長度的鋁管1，鋁管1上部連接有固定杆件6，鋁管1上沿上下方向按一定距離安裝有三個壓力傳感器2、3、5，三個壓力傳感器2、3、5固定在鋁管1的側壁上，溫度傳感器4安裝在鋁管1內，四個傳感器的導線連接印刷電路板，印刷電路板通過通訊電纜連接計算機，印刷電路板安裝在所述鋁管1內。
印刷電路板也可以安裝在小盒體內，小盒體位於罐體外放置。
CPU單片機U3的型號可以是89C51，AD模數轉換晶片的型號可以是AD7708，第一組三端穩壓管U7的型號可以是MC78L05CP，第二組三端穩壓管U6的型號可以是LM117H，三端穩壓管U5的型號可以是LM117H，參考電壓電路的晶片U2的型號可以是AD780，壓力傳感器可以是擴散矽壓力傳感器，也可以是電容式傳感器。
以下結合附圖說明其測試方法。
溫度傳感器4可以直接測試出液體的溫度。
第一壓力傳感器2、第二壓力傳感器3、第三壓力傳感器5對應的壓力值分別假設為Fa、Fb、Fc，第一壓力傳感器2與第二壓力傳感器3之間的距離假設為ΔHab，第二壓力傳感器3與第三壓力傳感器5之間的距離假設為ΔHbc，在通常情況下，常規罐體8的油9、水12界面高度在2000mm左右，我們將測量儀製作成ΔHab＝400mm，ΔHbc＝1000mm，固定杆的長度按罐體通常的高度製作，以保證測量儀10深入液體界面範圍安裝，安裝時，讓界面介與BC之間。
1、求液面的高度根據三個壓力傳感器2、3、5的測試結果，可以得知三點的實測壓力值分別為Fa、Fb、Fc，可以求出Δfab＝Fb-Fa，Δfbc＝Fc-Fb，由於F＝ρgh，所以Δfab/fb＝ΔHab/(H液面-Hb)＝400/(H液面-Hb)，Hb的高度可以根據儀器的安裝位置確定得知，公式中Δfab、fb、Hb均為已知量，從而可以求出H液面的數據。
2、求液體的密度根據公式F＝ρgh，很容易求得液體的密度ρ的數據。
3、求液體的界面由壓力傳感器的測試結果，可以直接求出實測的壓力值Δfbc實測，根據公式F＝ρgh，可以求出壓力計算值Δfbc計算，H界面C是界面離C點的距離，H安裝是測量儀安裝時第三壓力傳感器5距離罐底的高度，是已知數，根據以下公式可以直接求出H界面的高度(Δfbc實測/Δfbc計算)×(ΔHbc)＝H界面C+H安裝＝H界面由此測試出結果H液面、H界面C以及液體的密度ρ等參數，這些計算方法由測量儀器10將傳感器測量的壓力數據處理後，直接傳輸給計算機完成，其測試方法極易實現，該測量儀不限於石油產品的界面測量，還可以用於其他液態化學產品的液面測試。
基於本實用新型的設計構思，使用該測量儀器的電路，將三個壓力傳感器按一定距離上下安裝來測試液體界面和相關參數的方法，其機械安裝方式不限於本實用新型公開的範圍，直接將傳感器安裝在罐體上的測量方式也屬於本實用新型的保護方案。
權利要求1.一種儲油罐用密度液位溫度界面測量儀，其特徵在於其電路由壓力傳感器部分、溫度傳感器部分、AD模數轉換電路部分、CPU單片機、遠傳激勵以及電源部分組成，壓力傳感器部分由第一壓力傳感器、第二壓力傳感器以及第三壓力傳感器組成，三個壓力傳感器分別通過電連接器(J1)連接AD模數轉換晶片(U1)的信號輸入端(AIN1-AIN6)，溫度傳感器的輸出信號直接連接CPU單片機的輸入端(P17)，AD模數轉換晶片(U1)的信號輸出端連接CPU單片機(U3)的信號輸入端(P10-P13)，CPU單片機(U3)的兩條通訊線(RXD、TXD)分別通過兩組遠傳激勵(U4A)、(U4B、U4C)連接用以與計算機通訊的通訊接口(J12)，電源部分的直流輸出端連接晶片的直流工作電源端。
2.如權利要求1所述的儲油罐用密度液位溫度界面測量儀，其特徵在於所述電源部分由+24V直流電源經三端穩壓管(U5)反向連接穩壓管(D2)後，並聯連接兩組三端穩壓管(U7、U6)形成，第一組三端穩壓管(U7)的電壓輸入端(Vim)和電壓輸出端(+5V)分別通過濾波電容接地，第二組三端穩壓管(U6)的電壓輸入端(Vin)和電壓輸出端(+Vout)之間連接有保護電路，分別通過濾波電容接地，第一組三端穩壓管(U7)的直流電壓輸出(VCC)連接整個電路的直流數字工作電壓(VCC)端，第二組三端穩壓管(U6)的直流電壓輸出(VDD)連接AD模數轉換晶片(U1)的直流模擬工作電壓(VDD)端。
3.如權利要求1所述的儲油罐用密度液位溫度界面測量儀，其特徵在於該測量儀由鋁管、固定杆、三個壓力傳感器、溫度傳感器以及印刷電路板組成，其主體是一個有一定長度的鋁管，鋁管上部連接有固定杆，鋁管上沿上下方向按一定距離安裝有三個壓力傳感器，傳感器固定在鋁管的側壁上，溫度傳感器安裝在鋁管內，四個傳感器的導線連接印刷電路板，印刷電路板通過通訊電纜連接計算機。
4.如權利要求3所述的儲油罐用密度液位溫度界面測量儀，其特徵在於所述印刷電路板安裝在所述鋁管內。
5.如權利要求3所述的儲油罐用密度液位溫度界面測量儀，其特徵在於所述印刷電路板安裝在小盒體內，小盒體位於罐體外放置。
專利摘要一種儲油罐用密度液位溫度界面測量儀，涉及石油或化工行業檢測儲油罐內兩種液體的界面及相關參數的測量儀器。其電路由壓力傳感器部分、溫度傳感器部分、AD模數轉換電路部分、CPU單片機、遠傳激勵以及電源部分組成，機械結構由鋁管、固定杆、三個壓力傳感器、溫度傳感器以及印刷電路板組成，固定杆連接在鋁管上部，三個壓力傳感器沿上下方向按一定距離安裝固定在鋁管的側壁上，溫度傳感器安裝在鋁管內，傳感器的導線連接印刷電路板，印刷電路板通過通訊電纜連接計算機。儀器與計算機通訊，將測量出的液體溫度、密度、液位、界面等數據結果顯示或列印輸出，使用非常方便，該方法簡單可靠，安裝定位容易實現，測量精度高，可以廣泛應用在兩種液體界面的檢測領域。
文檔編號G01N9/26GK2656954SQ0326312
公開日2004年11月17日 申請日期2003年9月24日 優先權日2003年9月24日
發明者郭銀斌 申請人:高軼群