专利名称：液电双重差动式液体中分散相物质含量测定仪的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种由差动测压管和差动振弦组成的测定液体中分散相物质含量的传感器，属于计量液体密度的仪器类。
为了能克服传统浮子式等仪器的缺点，精确地测定单位体积液体分散系统中分散相物质的含量，如河水的沙量，海水的含盐量，原油的含水量以及钦料的含糖量，九十年代国内外先后公布了下列几种类型的仪器1.前苏联专利 SU1583791A1气动式液体密度计2.中国专利 ZL 91106162.2压差式液体密度连续测定仪3.中国专利 ZL92231372.5一种调频型流体密度计4.英国伦敦大学帝国理工学院研究成果振弦密度计(见参考文献M.Dix and Others, A Vibrating - Wire Densimeter for Measurement in Fluids at Higt Pressure .International Journal of Thermophysics Vol .12.No .2 1991. P357-370)但它们分别存在着下述缺点1.前苏联专利SU1583791A1气动式密度计的传感器基准长度L和补偿器基准长度L。安置在不同地点和介质中会因温度差异而产生长度膨胀误差。它的另一严重缺点是气动仪表不便于直接与数字计算机接口以进行数据处理。
2.中国专利ZL91106162.2压差式密度计所测压差是由分散系统中分散介质(如纯水)的重力势能P1和分散相物质(如悬浮质或溶质)的重力势能P2叠加合成的总和PH，当要求精密测定原油的万分之一的含水量时，P1≥P2，靠笼统地计量PH是难以达到生产管理部门所要求的精度的。它的另一缺点是只适用于管道能以应用于明渠(如河流或污水处理池)。
3.中国专利ZL92231372.5调频型密度计和英国伦敦大学的振弦密度计所利用浮体在流动的液体中，会因绕流流线不对称而产生不平衡的流体动压力造成浮力误差，所以它较适于在静止液体中测量而不便于在管道与明渠流动液体中测量。
本发明的目的是提供一种可在线测量反应器中正进行生化反应的浆液和管道明渠中流动的液体所含分散相物质的重量并直接转换为数字量进行智能化处理和实时显示液体浓度值的计测仪器。
本发明的技术解决方案是用其自振频率与其张拉应力呈正相关的绷紧在永磁气隙中的一根非磁性金属振弦(1)，通过与此弦中点相连接且两端固定在测压弹性膜片中心的刚性传力杆(2)，去检测作用于两个测压弹性膜片(3)和(4)上的液压差，而此液压差为其内充以与欲测分散系统之分散介质同样的纯液体之两根测压管(5)和(6)所形成，用(5)和(6)下端的感压孔(7)和(8)的中心高程差为△H。(希参看图1)感压孔(7)和(8)可以开口于管道的侧壁，也可直接潜没于明渠液流中。感压孔蒙以柔性橡胶薄膜以隔断测压管中流体与被测分散系统而只传压力。
根据流体力学原理，作用于膜片(3)和(4)中心高程处的压强P3和P4之差△P34为△P34= P4- P3= g·△H·( (ρs- ρL)/(ρs) )·C……(1)(1)式中g为重力加速度以m/s2计△H为感压孔(7)和(8)的孔中心高程差，以m计ρS为分散相物质，如河水中泥沙的质量密度，以kg/m3计ρL为分散介质，如纯水的质量密度，以kg/m3计C为单位体积溶液或是悬浊液(分散系统)中所含溶质或悬浮质(分散相物质)的量，或称浓度，以每立方米液体中若干千克计。
如果测压弹性膜片(3)和(4)的面积皆等于W，而非磁性金属振弦的断面积为α，非磁性金属振弦所受张拉应力的初始值为σo，受到压差△P34作用后产生的应力增量为△σ，而非磁性金属振弦两半段的自振频率之初始值为fo，受差压△P34作用后，弦中点左半段自振频率fL的增量为＋△f，而右半段自振频率fR的增量为－△f，则根据固体力学理论△f = g·△H·W·[ ((ρS- ρL)·C)/(2ρS·α·σo) ] ·fo……(2)非磁性金属振弦在电子放大器开机突加正电压的作用下将会因电流流过它而被磁场安培力激发振动，当它振动切割磁力线时又按楞次定律产生感生电动势，此电动势被电子放大器放大后一部分正反馈给振弦，使克服阻尼以保持恒幅振荡，另一部分输出给信息处理器计频并由混频器给出左半段弦与右半段弦的感生交变电信号的差拍电信号，差拍频率N则由下式给出。
N＝fL-fR＝2△f＝g·△H·W·[ ((ρS- ρL)·C)/(ρS·α·σo) ]·fO＝KC……(3)(3)式中k为某固定的仪器测量某指定液体时的仪器常数可由率定试验确定。
N的数值由本机晶振频率大于10MHZ的频率(周期)计，测定其脉冲过零周期τ，分辨精度可优于万分之一，而由(3)可见分散相物质含量C与N成正比，所以，本发明可对消数值较大的量-分散介质(如纯液体或蒸馏水)重量的影响，针对性地单独测定较小的数值的量-分散相物质的含量，从而提高对分散相物质的计量精度。又由于非磁性金属振弦两端固定在陶瓷基座上，金属弦与陶瓷基座温度膨胀长度差对左半段和右半段的自振频率产生相同的增减效应，其差拍频率N的数值将只与分散相物质含量C相关而对消掉温度误差。
本发明的实施实例谨结合
如下图1为仪器总体结构2为振弦固定构造详3为测量系统框图非磁性金属振动弦(1)执行将非电量(测压弹性膜片的变形位移)转换为电量(交变电流)的任务，可采用铍青铜、铂或钨合金丝制成，本实例中采用钨铼合金丝。其中点和非磁性金属片(11)相连接，而两端则和非磁性金属片(24)相连接。本实例中(11)(24)皆为不锈钢片，连接方式为熔接焊。永磁极N和S，可为铝镍钴永磁或钕铁硼永磁，本实例示出的为钕铁硼永磁。金属弦(1)两端的金属片(24)被垫片(20)和压片(21)压紧固定在基座(9)上;基座可为玻璃、陶瓷或经阳极氧化处理的铝制成，本实例示出的为热胀系数小，绝缘电阻大且强度大的LAS(Li-Al-Si)陶瓷制品。中点连接钢片(11)经卡箍(22)固定在刚性传力杆(2)上。
传力杆(2)与测压弹性膜片(3)和(4)经螺丝旋紧固接。膜片(3)和(4)可以是平弹性膜片或波纹膜片。本实例示出的是平弹性膜片。传力杆(2)在装配过程中由卡环(18)和(19)临时定位。金属振弦(1)切割磁力线产生的交变电流经电子放大器(10)放大后由引出电缆(13)输出。金属振弦(1)的基座(9)与卡环(18)(19)和放大器(10)及永磁N、S皆固定在非磁性金属制成的圆盘(12)上，圆盘中心部位有孔以便于传力杆(2)通过。圆盘(12)与卡箍(22)处于与测压弹性膜片(3)和(4)平行的同一平面内。圆盘(12)由螺钉固定在与传力杆(2)同样材料的仪器外壳筒(23)上。仪器外壳筒(23)可以是由两段筒装配合成也可以是整体车削成形的。本实例为整体车削成形。该筒两端外壁车出螺纹以便压嵌测压弹性膜片(3)和(4)的刚性边缘环并和帽形盖形成传压充液空腔(14)和(15)，(14)和(15)两空腔经带有外螺纹的管嘴与测压管(5)和(6)相通。测压管(5)(6)内部与空腔(14)(15)中皆充以和被测分散系统(31)之分散介质纯液体相同的液体或空气;在测污水含沙量时，充以蒸馏水;在测原油含水量时充以煤油，而在欲测分散系统(溶液、悬浊液或乳浊液)总体密度(如单位体积中液体和悬浊质的质量之和)的情况下，则可充满以空气。
测压管上端以管堵(16)和(17)加以密封，下端测压孔口(7)和(8)用柔性薄膜覆盖。柔性薄膜可采用乳胶或丁腈胶制成的平膜片或波纹膜片，本实例示出者为丁腈胶波纹膜片。膜片必须与明渠或管道中流动液体的流线相平行，安装在管道内或明渠中的膜片的法线则既可水平也可以平行于地心引力方向。本实例示出的为在明渠液流中膜片法线保持水平的一例。
为了定期校验仪器零点，备有旁通管(25)。校验时与实测运用时一样，皆需调整仪器，使测压筒(23)和测力杆(2)的中心纵轴线严格保持水平。校验零读数时开通球阀(26)，关断球阀(27)和(28)，因空腔(14)和(15)中间充满以同种、静止而且单连通的流体，所以，其中之等高程面即是等压面，膜片(3)和(4)面积相等，承压强度相同，故传力杆(2)不会发生位移。非磁金属振动弦(1)的自振频率fo与膜片(3)和(4)所受压差△P34＝0相对应;此时的差拍频率No即为仪器的零读数，理论上No应为零。但由于安装误差及材料徐变，使用一段时间后会发生零点漂移，使零读数变为Noi。实际测定运用时，关断球阀(26)，开通球阀(27)和(28)，测压管(5)及空腔(14)中的流体与测压管(6)及空腔(15)中的流体虽为同种但不相连通，故膜片(3)中心虽和膜片(4)中心处于同一高程，却由于测压管孔(7)和(8)的中心高程差△H范围内的分散系统之单位体积重量与测压管(5)和(6)内流体的单位体积重量有差别，而使得膜片(3)和(4)所承受的压力不相等，从而推动传力杆(2)发生轴向位移，使金属振动弦(1)左半段自振频率增高为fL＝fo+△f，而右半段弦自振频率降低为fR＝fo-△f，经放大器(10)放大并反馈一部分给振弦(1)后把电信息输出给信息处理器(29)，该处理器(29)把与该次测量对象之分散相物质含量Ci相对应的频差Ni输给专用单片机(30)，该专用机(30)利用固化在EPROM中的按(3)式编成的专用程序做代数运算处理后，将以每立方米体积所含公斤为单位之分散相物质的含量Ci以数码管直接显示并打印输出。
在本发明的实施实例之一中，φ25μm的钨铼合金振动弦(1)左半段和右半段的有效跨度为13mm，初始安装时使弦内张拉应力6o＝1×108Pa，得到初始状态下fLofRo皆为2790HZ，No＝0;测压弹性膜片为外径φ73mm，厚h＝0.1mm的波纹膜片，测压管(5)、(6)和空腔(14)、(15)内注满蒸馏水，测压孔(7)的中心高程比测压孔(8)中心高程，高出0.1m;被测的河水中每一立方米体积中含有1000克的石英砂，C＝1Kg/m3，施测时fL＝2798.9HZ，fR＝2781.1HZ，信息处理器输出的差频为N＝17.8HZ。
与现有技术相比，本发明具有以下优点1.两个测压管(5)、(6)内的液体与被测分散介质相同，经差动作用对销掉数值较大的分散介质重力的影响，以仪器的全量程去感测数值较小的分散相物质单独形成的重力势能差(压差)，遂能精密地计测欲测的微小量。
2.两端弹性膜片(3)和(4)所受压力之差，通过传力杆(2)作用于固定在基座(9)上的金属振动弦(1)的中点，使得两半段振动弦的频率差不受基座与振动弦温度膨胀差异的影响，减少了仪器温度误差。
3.经旁通管(25)球阀(26)沟通两测压管并经球阀(27)、(28)关断感压孔，测读零差压时仪器读数，便于在数据处理时扣掉材料机械性能徐变和电子元件老化产生的零点漂移，保证仪器计测的稳定可靠性。
图1仪器总体结构图。
图2振弦固定构造详3测量系统框图。
编号代表意义1.非磁性金属振动弦2.刚性传力杆3.和4.测压弹性膜片5.和6.测压管7.和8.测压管的感压孔9.振动弦固定基座10.电子放大器11.振动弦中点连接片12.固定园盘13.引出电缆14.和15.左和右端的空腔16.和17.测压管堵头18.和19.限幅及装配临时固定环20.垫片21.夹紧片22.卡箍23.仪器外壳筒24.振动弦两端固定片25.旁通管26.27.和28.球阀29.混频计数信息处理器30.专用单片机数据处理显示器31.被测的分散系统(溶液或悬浊液)
权利要求
1.一种分散相物质含量测定仪，有仪器外壳筒(23)，非磁性金属振动弦(1)，传力杆(2)，弹性膜片(3)和(4)，测压管(5)和(6)，感压孔(7)和(8)，振动弦基座(9)，放大器(10)，振动弦中点连接片(11)，园盘(12)，传力杆卡箍(22)，旁通管(25)，球阀(26)、(27)和(28)，信息处理混频器(29)和单片机数据处理器(30)；其特征在于弹性膜片(3)和(4)的承压面积相等且其中心与传力杆(2)的中轴线位于同一水平面内，测压管(5)和(6)内部充满相同的介质且下端感压孔(7)和(8)的中心高程之差被用机械构件保持固定，从而使传力杆(2)只受与被测分散系统(31)中分散相物质含量C成正比的力。
2.如权利要求1的分散相物质含量测定仪，其特征在于园盘(12)与传力杆的卡箍(22)的固定面处于与传力杆(2)之纵轴线垂直的同一平面内。
3.如权利要求1的分散相物质含量测定仪，其特征在于非磁性金属振动弦(1)的中点刚固地与振动弦中点连接片(11)焊接在一起，而连接片(11)又卡紧在传力杆卡箍(22)中。
4.如权利要求1的分散相物质含量测定仪，其特征在于旁通管(25)内的液体介质在开通球阀(26)并关掉球阀(27)和(28)时与测压管(5)和(6)中的液体介质连为一体使弹性膜片(3)和(4)所承受的总压力相平衡。
全文摘要
一种分散相物质含量测定仪，可用来测定溶液中溶质或悬浊液中悬浮质的含量或石油中含水量，亦可测各种液体浆体的密度。本发明在绷于磁隙的振弦中点施加由两个具有固定高差的感压孔经装有同样液体的不相通的测压管作用于两个等面积的弹性膜片上的合力差，从而实现了力学上电学上双重差动，在测溶液时可把溶剂的重力消除掉，只单测溶质的重量，提高了精度。以振弦的差频作输出量则避免了温度误差且便于遥测。适用于水文测沙、石油测水及化工测浆料密度。
文档编号G01N9/26GK1102476SQ9410731
公开日1995年5月10日 申请日期1994年6月30日 优先权日1994年6月30日
发明者高军 申请人:高军