[发明专利]一种液体密度测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于密度测量及视觉测量技术领域，具体涉及一种液体密度的测量方法及装置。

背景技术

密度是液体的固有特性参数之一，即每单位体积内所含液体的质量，其单位为千克/立方米或克/立方厘米。液体密度的测量在计量、科研和工业生产中有着重要意义。现在工业广泛应用密度计或实验法来测量液体密度。密度计是测定液体密度的专用仪器，它是根据物体悬浮的平衡原理。对于密度大于水和小于水的液体要用不同的密度计进行测量，测量的范围也比较小(大概在0.7～2.0g/cm³范围内)。而用实验法测量液体的密度，虽然精度能有一定保证，但操作比较繁琐，效率低。

在读取液面是否达到所要求高度或读取液体密度数值时，通常采取的是人工读数，即凭借着操作人员的肉眼观测液面达到刻度尺的数值。人工液位测量的精确度一般认为是使用的刻度尺精度加上±2mm的人为误差。在精度要求比较高的测量中，这种精确度和效率都比较低的测量方法显然难以满足需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液体密度测量方法，操作简单，测量精度高。

本发明的另一目的在于提供一种实现上述方法的测量装置，结构简单，测量精度高。

一种液体密度测量方法，具体为：并列设置两个U型管，向第一U型管填充待测液体，向第二U型管填充标准液体，待测液体与标准液体的高度相等，同时向两U型管内施加相同压强，采用摄像头读取两U型管液面高度像素差，将液面高度像素差换算为液面实际高度差，依据该液面实际高度差以及标准液体密度计算待测液体密度。

一种液体密度测量装置，包括第一U形管1、第二U形管2、三通管3、控制阀4、橡皮球5、摄像头6和处理器，两U形管并列放置，两U形管的一端口与大气连通，另一端口通过三通管3相互连通，三通管3还通过控制阀4与橡皮球5相接，另有摄像头6对准第一U形管1和第二U形管2接有三通管的端口处，摄像头6连接处理器。

作为本发明的改进，所述第一U形管1或第二U型管2接三通管的端口处刻有基准刻度线。

作为本发明的进一步改进，所述处理器还与显示器相接。

本发明的技术效果体现在：

(1)摄像头对准两根U形管接有三通管的一端，计算机通过图像采集卡与摄像头相连。利用摄像头采集两个U形管的液面图像，通过图像采集卡实时显示在计算机上。事先确定相机内外参数并进行标定，得到实际高度和显示高度之间的关系。液面达到要求高度后，计算机通过显示高度和事先标定好的实际高度和显示高度之间的关系得到实际高度的值，再利用在通压强差下不同液体密度和高度之间换算关系得到两种液体的密度关系。最后由已知液体的密度来得到未知密度液体的密度。

(2)本发明实用性强，利用软件，通过计算机内部计算，可直接将未知密度液体的密度显示在计算机上，实现即测即读，或通过语音播报，直接快速听到密度的数值。在计算机内，有各种液体密度的数据库，亦可以通过访问数据库，将测量液体可能为何种液体的信息显示在计算机上供操作人员参考。本发明也可以测量各种液体的纯度，如油和酒的真假纯度等。

(3)本发明实现方式简单，仅利用了液柱平衡原理，通过三通管来实现液面压强差保持一致，避免了对于密度大于水和小于水的液体要用不同的密度计进行测量的麻烦，并采用摄像头来实现液面高度的测量，可得到丰富的测量信息，提高测量精度和测量效率，并使得整个测量过程更加可靠。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为两U形管液面高度差示意图，图2(a)是在待测液体液面高度小于标准液体液面高度时的高度差示意图，图2(b)是在待测液体液面高度大于标准液体液面高度时的高度差示意图；

图3为摄像头采集图像示意图，图3(a)为图2(a)对应的图像示意图，图3(b)为图2(b)对应的图像示意图。

具体实施方式

本发明的装置及实现原理为：

如图1所示，第一U形管1与第二U形管2的左端口均与大气相通，右端口加设橡皮塞后通过三通管3连接。第一U形管1上刻有一条刻度线，作为标准液面高度。第一U形管1与第二U形管2并列放置。三通管3另一端通过控制阀4连接橡皮球5。摄像头6采用摄像头，摄像头对准第一U形管1和第二U形管2的右端处，计算机8通过图像采集卡7与摄像头相连。