[发明专利]压差溶液密度测量装置

说明书

一种压差溶液密度测量装置包括第一浮子(1)和第二浮子(2)，两个浮子之间接触地固设一压电陶瓷(3)，两个浮子之一内设与压电陶瓷电连接的信号处理电路和发射装置(4)，用于接收和处理压电陶瓷的检测信号并向外发射检测信号。第一浮子和第二浮子在沿浸入液体的垂直方向上的截面面积成规律变化并且两者的变化面积互补。还提供了相应的测量方法。当两个浮子浸入不同密度的液体时，它们的浮力改变不同，使压电陶瓷受压力改变得到输出电量改变，通过信号处理电路和发射装置获得溶液密度。用于各种溶液密度的取样和在线检测，检测精度高，结构简单，尤其适用于不便于取样、危险地点的溶液浓度在线监测或遥测，被检测溶液与检测信号不直接接触，避免了腐蚀、电化学腐蚀。

技术领域

本发明涉及一种溶液密度(或浓度)的连续检测、显示或传送信号的智能化装置，具体是一种压差溶液密度测量装置，用于精确测定溶液密度。本发明还涉及一种利用该压差溶液密度测量装置来测量溶液密度的测量方法。

背景技术

在化工、酒类等行业生产以及环境监测、设备正常运行等应用中，需要检查、监测溶液的密度或浓度，其检测方式有取样法、在线法两种。目前，取样法有比重计法和化验分析法，虽然准确，但麻烦费时。在线法有超声波、远红外、电感、电导法等。中国实用新型专利CN200920067484采用浮子使拉力变化，通过传感器获得密度相关信号，实用新型专利CN201320331367通过气压传感器检测到的压强变化，以及实用新型专利CN200920162897通过线缆上的多个压力传感器获得的压力差得到溶液密度。这些方式虽然方便快捷，但是大多结构复杂，安装及使用场所限制较大，尤其是在溶液液位有较大变化的时候，其安装、制作成本增加，精度难以保证，环境温度也将直接影响其测量精度。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供一种压差溶液密度测量装置及其测量方法，适用于各种溶液密度的取样、在线检测等，检测精度高，结构简单，尤其适用于不便于取样、危险地点的溶液浓度在线检测、监测或遥测。

本发明的具体技术方案如下：

一种压差溶液密度测量装置，包括第一浮子和第二浮子，其特征在于：所述第一浮子与第二浮子之间可接触地固设有压电陶瓷，在所述第一浮子和第二浮子其中之一内设有信号处理电路和发射装置，该信号处理电路和发射装置与所述压电陶瓷电连接，用于接收和处理所述压电陶瓷的检测信号并向外发射检测信号。

进一步地，所述第一浮子和第二浮子在沿浸入液体的垂直方向上的截面面积成规律变化，并且两者的变化面积互补。

进一步地，所述第一浮子和第二浮子为能够浮在液体表面的锥体、梯形条或圆柱体。

进一步地，所述第一浮子是内腔横截面为梯形的梯形条，所述第二浮子是横截面为梯形的梯形条，所述第二浮子被容置在所述第一浮子的内腔中。

进一步地，所述第一浮子的上端安装一固定板，所述压电陶瓷固设在该固定板与所述第二浮子之间。

进一步地，所述第二浮子的下端悬挂一重物。

本发明提供一种利用上述压差溶液密度测量装置测量溶液密度的测量方法，包括如下步骤：

(1)所述第一浮子和所述第二浮子为梯形条，设梯形条的长度为B，夹角均为α，所述第一浮子和所述第二浮子的质量分别为W₁和W₂，两个梯形条的下底宽分别为L₁和L₂，则总质量W＝W₁+W₂，沿任意纵向的截面积S＝B(2L₁+L₂)，则W、S为常量。

(2)检测在待测溶液密度为ρ₀的溶液中第一浮子与第二浮子间形成的压力差ΔF₀，则该待测溶液密度ρ₀与已知几何体参数之间的关系为：