专利名称：无线数传在线精密密度计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种密度计，特别地涉及一种无线数传在线精密密度计。
背景技术：
目前常用的密度计有浮子式密度计、静压式密度计及放射性同位素密度计等。浮子式密度计的工作原理如下物体在流体内受到的浮力与流体密度有关，流体密度越大浮力越大。此种密度计此时玻璃刻度粗略估计被测液体的密度，误差极大，不适合在精密度要求高的场合使用。静压式密度计的工作原理如下一定高度液柱的静压力与该液体的密度成正比，因此可根据压力测量仪表测出的静压数值来衡量液体的密度。膜盒是一种常用的压力测量 元件，用它直接测量样品液柱静压的密度计称为膜盒静压式密度计。另一种常用的是单管吹气式密度计，它以测量气压代替直接测量液柱压力。将吹气管插入被测液体液面以下一定深度，压缩空气通过吹气管不断从管底逸出。此时管内空气的压力便等于那段高度的样品液柱的压力，压力值可换算成密度。此种密度计属于间接测量，其精度很难提高，造价也很贵，且无法远传所测密度值，大部分场合无法使用。放射性同位素密度计内设有放射性同位素辐射源。它的放射性辐射(例如Y射线)，在透过一定厚度的被测样品后被射线检测器所接收，通过放射源、计数与质量厚度-密度和厚度的乘积之间存在某种指数关系，经过预先若干己知值标定或计算，获得在线密度值，其测量密度相对误差0. 38%，且也无法远传所测密度值。综上，现有各式各样在线密度计，一方面，大部分需借助其它物理量，无法直接获得被计量物的Μ/V值，因而测量精度普遍较低，若想保证测量精度在O. 1-0. 01 %内，甚至更高时，其技术难度及实施成本均太高，另一方面，无法直接测量固体密度，尤其是形状不规则的固体密度，因而提出一种测量精度高、成本低且既能测液体又能测固体的密度计并能远传密度值则成为本发明面临的问题。

发明内容
本发明针对密度计测量精度低及不能现场在线测量密度的问题，提出一种无线数传在线精密密度计，其具体技术方案如下一种无线数传在线精密密度计，其中，包括机壳及位于其内的硬件电路，所述硬件电路包括应变传感器、无线数传模块，处理模块，所述应变传感器的应变梁上安装有伸出机壳的吊钩，所述应变传感器测量吊钩上被悬挂物的拉力或通过处理模块处理，所述处理模块用以将接收的拉力通过公式K= {ff/ (A-B) -Cl *D计算出密度并输出，其中，K为被测固体或待测液体的密度；W为探头或被测固体所排开的液体的重量;A为被测固体或探头在室温下的体积为体积温度修正值；C为密度修正恒定值；D为单位转换值比例常数。进一步地，所述吊钩位于所述应变梁的下方。进一步地，还包括一设置在机壳内与所述无线数传模块相连的温度传感器，该温度传感器的测头使用时浸入到待测或已知溶液中。进一步地，还包括一探头，该探头通过垂线挂在所述吊钩上，所述探头为椭球形或锥形或柱形，其采用不锈钢或水晶玻璃或聚四氟乙烯制成，所述垂线采用塑料、尼龙线或钢丝线制成。进一步地，还包括一柱形护套，护套侧面上对称开有两列通孔。进一步地，所述密度计上设有显示屏及按钮。进一步地，所述机壳成圆柱形，该机壳的上端部具有缩脖结构。与现有技术相比，本发明的优点与积极效果如下 本发明转换测量思路，其测量精度有了很大提高，可以应用到若干科技领域，由于其测量原理明确，精度大幅度提高，可达O. 01 %、0. 001 %…，在某种情况下，可以作为计量标准；另外，由于采用无线数传，大幅度提高测量速度及监测自动化，大大降低了生产成本，极大地提高工作效率。本发明测量过程简单，只需按动几个键，即可进入测量，并在线显示结果。我国水务、水利系统，如长江、各大专院校科研等部门都迫切需要解决水密度计量工作，可以极大地解放科技人员的劳动强度，也节省了人力和财力；对其它工业，如石油、日用品等在线生产上也有着广泛的应用前景。结合附图阅读本发明的具体实施方式
后，本发明的其他特点和优点将变得更加清
λ·Μ
/E. ο


图I为实施例一结构不意图之一；图2为实施例一结构示意图之二 ；图3为实施例一内部部分结构示意图；图4为实施例一硬件结构框图；图5为实施例一在线测量安装结构示意图；各图中1、机壳；2、显不屏；3、按键；4、吊钩；5、应变传感器；6、探头；11、缩脖结构。
具体实施例方式本发明的原理如下物质单位体积的质量，即密度P =M/V，其中质量M可通过精密测量该物质的重量转换为质量，而对于物质的体积V，通常要测量一个物体的体积，如是正方形即长*宽*高，取其长度一般为IOOmm时，若精度为O. Imm时，其体积为100. 1*100. 1*100. 1=1003003立方毫米，当然也可能为1000000立方毫米，其测量相对精度为二者之差除以1000000为O. 003即O. 3%的精度，显然体积误差太大，若所测对象是无规则时，其误差会更大，因而此种测量方法得出的体积精度不高，本发明因此提出用测量重量替代测量体积的理论。通常，测量重量如300g，精度达到Img是很容易的，如300. OOlg，其相对精度为O. 00033% ;而当测量形状规则或不规则固体密度时，衡量其体积大小，根据阿基米德定律，放入蒸馏水中，看其排开水溶液的重量/此时水温密度，即可高精度获知该物体的体积，其精度量级与测重量级相似。
基于上述理论，本发明提出一种无线数传在线精密密度计，其测量精度及测量速度均有大幅度提高。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一，本实施例提出一种下吊式密度计，主要用于野外现场密度测量，如图1-3所示，包括机壳I及位于其内的硬件电路，所述机壳I为方形，上表面具有显示屏2，按钮3，按钮可设定电源、校验及运算按钮，当然机壳I也可如图5所示设置成圆柱形，圆柱形上端部具有缩脖结构11，便于移动、提升；所述硬件电路参考图4，包括电源、处理模块、温度传感器、应变传感器及与两传感器相连的无线数传模块，所述应变传感器测量吊钩上被悬挂物的拉力或通过处理模块处理后经过无线数传模块发出，或先经无线数传模块发出再 通过处理模块处理后输出密度值，所述处理模块用以将接收的拉力通过公式计算出密度并输出。所述应变传感器5的应变梁上安装有伸出机壳的吊钩4，吊钩4上可悬挂探头6或被测固体，其中探头6或被测固体通过垂线挂在吊钩4上。探头6可制成标准探头，按重量、体积、形状、大小、材质等分为不同的型号，所述探头形状可制成椭球形或锥形或柱形，材质可采用不锈钢或水晶玻璃或聚四氟乙烯制成。所述垂线采用轻质软线制成，如塑料、尼龙线或钢丝线等。为了测量精确，还包括一设置在机壳内与所述无线数传模块相连的温度传感器，该温度传感器的测头使用时浸入到待测或已知溶液中。当测量液体的密度时，选取设定的探头，探头的选取根据被测液体的密度及现场情况而定，然后将探头悬挂在吊钩上并浸没入待测液体中，并将温度传感器的测头浸入到待测液体中，此时，应变传感器将测得拉力通过无线数传模块发送到远程客户端，客户端处理模块通过公式K= {ff/ (A-B) -Cl *D计算出密度，其中，K为被测固体或待测液体的密度；W为探头或被测固体所排开的液体的重量;A为被测固体或探头在室温下的体积；B为从温度传感器获得的体积温度修正值；C为密度修正恒定值；D转换值比例常数。这样，远程终端计算机可计算出每时每刻的密度“真值”，还可采集或画出相对应的变化曲线图。当然处理模块也可内置与密度计的机壳内，这样可将数据处理完后再通过无线数传模块发出，其过程不再详述。当被测的液体流动时，为保证测量精度，还包括一柱形护套，护套侧面上对称开有两列通孔，具体使用时，两列通孔之间的连线要垂直于液体流动的方向，这样既保证了液体的真实采样又避免了干扰。当测量固体的密度时，将被测固体悬挂在所述吊钩上，并浸没于标准液体中，标准液体一般选取水。为了换算精确，本发明提出利用己知净水不同温度的(如O-IO(TC)水密度值，用以标定其他物质体积和密度，可大大提高测量值的精度。o-ioo°c的水的密度如下表一所不:表一 0-100°C的水的密度
权利要求
1.一种无线数传在线精密密度计，其特征在于包括机壳及位于其内的硬件电路，所述硬件电路包括应变传感器、无线数传模块，处理模块，所述应变传感器的应变梁上安装有伸出机壳的吊钩，所述应变传感器测量吊钩上被悬挂物的拉力或通过处理模块处理，所述处理模块用以将接收的拉力通过公式K= {W/(A-B)-C}*D计算出密度并输出，其中，K为被测固体或待测液体的密度；W为探头或被测固体所排开的液体的重量；A为被测固体或探头在室温下的体积；B为体积温度修正值；C为密度修正恒定值；D为单位转换值比例常数。
2.根据权利要求I所述的无线数传在线精密密度计，其特征在于所述吊钩位于所述应变梁的下方。
3.根据权利要求2所述的无线数传在线精密密度计，其特征在于还包括一设置在机壳内与所述无线数传模块相连的温度传感器，该温度传感器的测头使用时浸入到待测或已知溶液中。
4.根据权利要求3所述的无线数传在线精密密度计，其特征在于还包括一探头，该探头通过垂线挂在所述吊钩上，所述探头为椭球形或锥形或柱形，其采用不锈钢或水晶玻璃或聚四氟乙烯制成，所述垂线采用塑料、尼龙线或钢丝线制成。
5.根据权利要求4所述的无线数传在线精密密度计，其特征在于还包括一柱形护套，护套侧面上对称开有两列通孔。
6.根据权利要求5所述的无线数传在线精密密度计，其特征在于所述密度计上设有显示屏及按钮。
7.根据权利要求I所述的无线数传在线精密密度计，其特征在于所述机壳成圆柱形，该机壳的上端部具有缩脖结构。
全文摘要
本发明提出一种无线数传在线精密密度计，其中，包括机壳及位于其内的硬件电路，所述硬件电路包括应变传感器及与之相连的无线数传模块，所述应变传感器的应变梁上安装有伸出机壳的吊钩，所述应变传感器测量吊钩上被悬挂物的拉力并将其通过无线数传模块发出。本发明测量方法和精度有了很大提高，可以应用到若干科技领域，由于其测量原理明确，精度大幅提高，在某种情况下，可以作为计量标准；另外，由于能无线数传，大幅度提高监测自动化，大大降低了生产成本，极大地提高工作效率。
文档编号G01N9/02GK102830040SQ201210339610
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者郑大钧, 郑志东, 高育宏 申请人:中国科学院海洋研究所