阅读说明：本技术 一种液体质量的测量装置及其测量方法 (Liquid quality measuring device and measuring method thereof ) 是由 王金涛 佟林 陈辉 张善友 于 2018-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种液体质量的测量装置及其测量方法,该测量装置包括：容器；密度传感器,设置在所述容器内；温度传感器,设置在所述容器内；进液电磁阀,通过进液管与所述容器的内部连通；出液电磁阀,通过出液管与所述容器的内部连通。该测量方法包括：S1、向容器内注入待测液体；S2、等待预设时间或温度波动小于预设值后,获取所述待测液体的参考温度以及参考密度；S3、根据所述参考温度、所述容器在预设常温下的容积、所述容器的热膨胀系数计算所述容器在所述参考温度下的容积；S4、根据所述容器在所述参考温度下的容积以及所述参考密度计算所述待测液体的质量值。本发明无须校准即可进行液体质量的精准测量。(The invention provides a measuring device and a measuring method for liquid quality, wherein the measuring device comprises: a container; a density sensor disposed within the container; a temperature sensor disposed within the container; the liquid inlet electromagnetic valve is communicated with the inside of the container through a liquid inlet pipe; and the liquid outlet electromagnetic valve is communicated with the inside of the container through a liquid outlet pipe. The measuring method comprises the following steps: s1, injecting liquid to be detected into the container; s2, after waiting for a preset time or the temperature fluctuation is smaller than a preset value, acquiring the reference temperature and the reference density of the liquid to be detected; s3, calculating the volume of the container at the reference temperature according to the reference temperature, the volume of the container at the preset normal temperature and the thermal expansion coefficient of the container; and S4, calculating the mass value of the liquid to be measured according to the volume of the container at the reference temperature and the reference density. The invention can accurately measure the liquid quality without calibration.)

一种液体质量的测量装置及其测量方法

技术领域

本发明属于液体质量精准测量领域，具体涉及一种液体质量的测量装置及其测量方法。

背景技术

带有质量流量计的装置在使用过程中会出现流量计零点漂移的现象，此类装置需要定期的对流量计进行校准，以恢复流量计的测量精度，否则会对使用者带来检测误差，影响装置的使用效果。目前，对含有流量计的装置进行流量校准，需要将流量计从装置中拆除，对流量量进行校准，此方法操作繁琐复杂，效率低，影响使用者对装置的使用，加长了维护周期。

因此，如何设计出一种无须校准的液体质量测量方法仍是本领域亟待攻克的难题。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种液体质量的测量装置，包括：

容器，用于盛放待测液体；

密度传感器，设置在所述容器内；

温度传感器，设置在所述容器内；

进液电磁阀，通过进液管与所述容器的内部连通；

出液电磁阀，通过出液管与所述容器的内部连通。

可选地，所述容器为楔形，所述楔形角度为60°以上。

可选地，所述容器包括上锥体以及与所述上锥体相连通的下椎体。

可选地，所述容器包括中空圆柱体、与所述中空圆柱体上端相连的上锥体以及与所述中空圆柱体下端相连的的下椎体。

可选地，所述密度传感器为谐振式密度传感器；所述温度传感器为铂电阻温度传感器。

可选地，所述谐振式密度传感器的振动频率为所述容器的固有频率3倍以上。

可选地，所述容器的顶部设有溢流罩。

可选地，所述液体质量的测量装置包括单片机，与所述进液电磁阀、出液电磁阀、密度传感器、温度传感器相连。

根据本发明的另一个方面提供一种液体质量的测量方法，包括：

S1、向容器内注入待测液体；

S2、等待预设时间或温度波动小于预设值后，获取所述待测液体的参考温度T以及参考密度ρ；

S3、根据所述参考温度T、所述容器在预设常温下的容积V₂₀、所述容器的热膨胀系数计算所述容器在温度T时的容积V_T；

S4、根据所述容器在温度T时的容积V_T和参考密度ρ计算所述待测液体的质量值m。

可选地，所述步骤S1之前，包括：在所述容器为空时，通过位于所述容器内的谐振式密度传感器测量内部空气密度，并据此获取所述谐振式密度传感器的修正值；

所述步骤S2中包括：通过振式密度传感器获取所述待测液体的测量密度，并根据所述修正值计算所述待测液体的参考密度ρ。

可选地，所述步骤S4之后，包括：

通过出液电磁阀将所述待测液体排出所述容器，待排出状态为滴水状态时开始计时，时间达到预设阈值后关闭所述出液电磁阀。

本发明提供了一种液体质量的测量装置及测量方法，测量精度高，且无须多次校准。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明实施例的液体质量的测量装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，本发明提供一种液体质量的测量装置，包括：容器10、密度传感器21、温度传感器22、进液电磁阀31、出液电磁阀32。其中：

容器10用于盛放待测液体，测量流入量器中的成品油液体体积，容器10的容积值范围是500L～2000L。为减少挂壁量和提高测量重复性，在本发明的一个实施例中，容器10为楔形，且楔形角度为60°以上，符合国家二等金属量器的容积测量精度，例如是60°、65°、70°等。此外，在本发明的另一个实施例中，容器10可以包括上锥体以及与上锥体相连通的下椎体，上锥体与下椎体底部边缘密封连接。在本发明的另一个实施例中，容器包括中空圆柱体、与中空圆柱体上端相连的上锥体以及与中空圆柱体下端相连的的下椎体。

为了防止液体过量溢出，还可以在容器10的顶部设置溢流罩11。

密度传感器21设置在容器10内；本实施例中，密度传感器21采用谐振式密度传感器，谐振式密度传感器的振动频率大于楔形容器金属量器的固有频率3倍，优选为6倍。

温度传感器22设置在容器10内；温度传感器22例如是铂电阻温度传感器。为提升测量精度，本实施例中，谐振式密度传感器的相对测量分辨率10^-5，铂电阻温度传感器测量分辨率0.01摄氏度。

进液电磁阀31通过进液管33与容器10的内部连通；更具体地，进液电磁阀31通过进液管33与容器10的顶部相连。该进液管33可以为软防静电特氟龙塑料管。

出液电磁阀32通过出液管34与容器10的内部连通。更具体地，出液电磁阀32通过出液管34与容器10的底部相连。也就是说，出液电磁阀32设置在出液管34上，一般地，出液管34还与储油箱50相连，从容器10内排出的液体可以存放在储油箱50内。

在本发明的一个实施例提供的液体质量的测量装置中，还包括单片机40，与进液电磁阀31、出液电磁阀32、密度传感器21、温度传感器22相连。进液电磁阀31、出液电磁阀32、密度传感器21、温度传感器22均受单片机40控制。单片机40还可以用于处理密度传感器21、温度传感器22的相关数据。温度传感器和密度传感器可以通过RS232口连接到单片机的数据处理系统。

在具体使用时，待测液体通过进液电磁阀31进入容器10中，注入到计量颈中间高度时关闭进液电磁阀31，温度传感器和密度传感器安装在容器的内部用于测量待测液体的温度和密度，利用温度传感器对密度测量结果进行修正，测量完毕后容器内的液体通过出液电磁阀32从容器中排出。

本发明实施例提供一种液体质量的测量方法，包括：

S1、向容器内注入待测液体；

一般地，容器的容积值范围是500L～2000L，容器10上是具有刻度的。为减少挂壁量和提高测量重复性，在本发明的一个实施例中，容器为楔形，且楔形角度为60°以上，符合国家二等金属量器的容积测量精度，例如是60°、65°、70°等。此外，在本发明的另一个实施例中，容器可以包括上锥体以及与上锥体相连通的下椎体，上锥体与下椎体底部边缘密封连接。在本发明的另一个实施例中，容器包括中空圆柱体、与中空圆柱体上端相连的上锥体以及与中空圆柱体下端相连的的下椎体。

在本发明的一个实施例中，待测液体通过进液管线进入到容器内，进液管线上设有进液电磁阀，该进液电磁阀的开启或关闭可以通过单片机实现。

S2、等待预设时间或温度波动小于预设值后，获取所述待测液体的参考温度以及参考密度；

该预设时间为1.5min至3min，例如是2min。预设值为0.01℃。待测液体的参考温度以及参考密度可以分别通过设置在容器内的温度传感器与密度传感器获得，温度传感器与密度传感器均可以由单片机控制，单片机还能对温度传感器与密度传感器的数据进行处理。该密度传感器可以采用谐振式密度传感器，其振动频率大于楔形容器金属量器的固有频率3倍，优选为6倍。该温度传感器例如是铂电阻温度传感器。为提升测量精度，谐振式密度传感器的相对测量分辨率10^-5，铂电阻温度传感器测量分辨率0.01摄氏度。

S3、根据所述参考温度、所述容器在预设常温下的容积、所述容器的热膨胀系数计算所述容器在所述参考温度下的容积；

预设常温一般为18℃～25℃，例如是20℃。

在计算容器在所述参考温度下的容积V_T时，可以采用以下公式(1)：

V_T＝V₂₀*(1+(T-20)β) (1)

其中，V₂₀为容器在预设常温20℃下的容积，可以根据检定证书中的数值直接引用；T为参考温度；β为容器材料的热膨胀系数。

S4、根据所述容器在所述参考温度下的容积以及所述参考密度计算所述待测液体的质量值。

在计算所述待测液体的质量值m，可以采用以下公式(2)：

m＝V_T*ρ (2)

其中，V_T为容器在所述参考温度下的容积，ρ为步骤S2中获取的参考密度。

本发明另一实施例提供一种液体质量的测量方法，包括：

S11、在容器为空时，通过位于容器内的谐振式密度传感器测量内部空气密度，并据此获取谐振式密度传感器的修正值；

更具体地，首先测量出空气的温度、湿度和压强，空气密度公式如下公式(3)所示：

其中P_a是大气压力，

是相对湿度，t_a是空气温度，t_a0＝273.15℃，k₁＝0.34844(kg/m³)℃/hPa；k₂＝-0.00252kg/m³；k₃＝0.020582(kg/m³)℃。

根据谐振式密度传感器的测量值ρ_a’获取修正值Δρ，具体如下公式(4)所示：

Δρ＝ρ_a’-ρ_a (4)

S12、向容器内注入待测液体；

与上一实施例中的步骤S1相同，在此不再赘述。

S13、等待预设时间或温度波动小于预设值后，获取所述待测液体的参考温度以及参考密度；

该预设时间为1.5min至3min，例如是2min。预设值为0.01℃。待测液体的参考温度以及参考密度可以分别通过设置在容器内的温度传感器与密度传感器获得。该密度传感器可以采用谐振式密度传感器，其振动频率大于楔形容器金属量器的固有频率3倍，优选为6倍。该温度传感器例如是铂电阻温度传感器。为提升测量精度，谐振式密度传感器的相对测量分辨率10^-5，铂电阻温度传感器测量分辨率0.01摄氏度。

在本实施例中，可以通过振式密度传感器获取所述待测液体的测量密度，并根据所述修正值计算所述待测液体的参考密度。

更具体地，参考密度ρ可以采用下述公式(5)计算：

ρ＝ρ_a-Δρ (5)

其中，ρ_a为振式密度传感器的测量值，Δρ为修正值。

S14、根据所述参考温度、所述容器在预设常温下的容积、所述容器的热膨胀系数计算所述容器在所述参考温度下的容积；

与上一实施例中的步骤S3相同，在此不再赘述。

S15、根据所述容器在所述参考温度下的容积以及所述参考密度计算所述待测液体的质量值。

与上一实施例中的步骤S4相同，在此不再赘述。

在上述任一实施例中，所述步骤S4或步骤S15之后，包括：

通过出液电磁阀将所述待测液体排出所述容器，待排出状态为滴水状态时开始计时，时间达到预设阈值后关闭所述出液电磁阀。

更具体地，待测液体通过出液管排出，出液管上设有出液电磁阀，出液电磁阀可以由单片机控制，排液时等待排液口进入滴水状态时开始计时，当计时时长达到预设阈值，例如是2分钟，关闭排液口，关闭出液电磁阀；预设阈值的时长一般为1.5至4分针，计时有利于保持容器内部残留量的一致性和重复性。

本发明提供一种液体质量的测量装置及其测量方法，通过容器的在参考温度下的体积值和测得的密度值计算得到容器内的液体质量值，无须校准即可进行液体质量的精准测量，测量精度达到10^-4级别。此外，该方法及装置可以支持在线测量，通过上位机系统直接给出测量报告，节约了大量的时间、人力、成本。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。