混合物组成测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及混合物组成测量系统，属于混合物测量技术领域。本实用新型专利技术包括测量仪器及与测量仪器连接的云服务器；测量仪器包括壳体，壳体内设置有用于测量混合物电容的取样筒、用于测量取样筒内混合物体积的声呐测量系统、用于使取样筒保持恒温的热电模块、散热装置、温度传感器、湿度传感器、数据处理控制板和用于供电的电源，数据处理控制板和电源分别与取样筒、声呐测量系统、热电模块、散热装置、温度传感器、湿度传感器连接；壳体上设有陀螺仪架，陀螺仪架上设有陀螺稳定器。本实用新型专利技术可快速精确测量两种或两种以上混合物的精确组成部份，测量时间短，测量过程中全密封测量，对操作人员和环境友好，测量仪器小而轻，方便移动携带。

Mixture Composition Measurement System

【技术实现步骤摘要】
混合物组成测量系统
本技术涉及混合物组成测量系统，属于混合物测量

技术介绍
准确测量流体样品的液位对于确定样品体积至关重要，而流体样品体积的测量对于确定样品质量、密度、浓度和组成具有重要意义。由于多种原因，流体样品体积和组成的准确测定是一个挑战。现有技术中，测量流体体积一般通过容器，如量筒、量杯、烧瓶或容量瓶等来测量，通过阅读这些容器上的刻度测量容器内流体的体积，然而，当量表的精度受限时它们仅适用于近似测量；虽然校准浮子和液位传感器可用于精确测量液位进而测得体积，但这些仪器必须放置在均匀的水平面上以便准确测量体积，当容器倾斜角度时，液面在倾斜方向上较深，测量有较大偏差，这种传统容器测量流体体积的方法不适用于浮船或在复杂的地形，如船舶或浮船、丘陵或山区。现有技术中通过精密电容式传感器测定两种或多种流体、固体、粉末或溶解气体(ES)的组合物或其组合，例如，测量原油或加工过的各类油的水含量等。它也可用于测量水的类型(含氧、矿物、氢化、碱性等)。但电容式传感器在精确测量两种或更多种混合物组合的情况下，需要精确测量单个成分时，容易受到其它组份的干扰。电容式传感器在精确测量导电液相样品时由于电极或导电板与样品接触，容易产极化现象，从而导致测量结果与实际结果相差巨大。现有混合物测量仪器还具有以下缺点：(1)精确测量两种或两种以上混合物时，需要用的仪器都是大型的仪器，不方便携带；(2)测量时间长，尤其是固液多相混合物，需要的时间很长(24-48小时)；(3)单次测量成本高，通常需要几百到几千不等)；(4)在测量某些特殊的混合物如原油等，不能测量出精确的结果，误差大于0.1％；(5)精确测量两种或两种以上混合物时，需要向混合物中添加助剂，而助剂对被测样品有干预作用，不利于精确测量；(6)一些化学混合物测量中，接触化合物有损身体，操作环境不友好，给操作人员带来安全隐患。
技术实现思路
本技术提出了一种混合物组成测量系统，通过导电板内侧增加绝缘层来隔离导电板与样品混合物，来测量包含在液体混合物的两个或两个以上导电板中的样品(液体、固体、粉末、溶解气体、化学品)的电容进而测定混合物组成，绝缘层的设置有效地降低了电导性对测量结果的影响；通过声呐测量系统测量样品体积，通过陀螺稳定器，保持水平和稳定，通过组成、体积的测定进而确定混合物浓度。本技术是采用以下的技术方案实现的：一种混合物组成测量系统，包括测量仪器及与测量仪器连接的云服务器；测量仪器包括壳体，壳体内设置有用于测量混合物电容的取样筒、用于测量取样筒内混合物液位和/或体积的声呐测量系统、用于使取样筒保持恒温的热电模块、散热装置、温度传感器、湿度传感器、数据处理控制板和用于供电的电源，数据处理控制板和电源分别与取样筒、声呐测量系统、热电模块、散热装置、温度传感器、湿度传感器连接，数据处理控制板与电源连接；壳体上设有陀螺仪架，陀螺仪架上设有陀螺稳定器；壳体上设有用于密封的盖体，测量过程中通过盖体使测量仪器密封。进一步地，取样筒包括筒体、导电板、绝缘层和PCB电路板，导电板和绝缘层设置在筒体内，导电板设置在筒体内侧壁和导电板之间，导电板至少有为一组，且导电板两两相对设置，导电板与PCB电路板连接。云服务器内存储有不同物质在不同温度下的标准电容，由于取样筒内设有导电板，导电板上电，相对设置的导电板之间产生电场，PCB电路板测量导电板的充放电周期即充电时间和发电时间之和来测量取样筒内混合物的电容，PCB电路板将测量的电容与云服务器内存储的标准电容进行比对，进而判定混合物的组成。绝缘层设置在导电板的内侧，避免了导电板与取样筒内混合物的直接接触，有效地降低了电导性对测量结果的影响，通常降低10％-95％的影响，进而提高了混合物测定的准确度和精确度。进一步地，绝缘层的厚度为10μm～1000μm，绝缘层厚度越小，测量两种或两种以上混合物的组成时测量结果越精确。进一步地，PCB电路板上设有电容极片接口、噪声处理模块、电容数字转换模块和微控制器Ⅰ，导电板依次通过电容极片接口、噪声处理模块和电容数字转换模块与微控制器Ⅰ连接以测量电容周期，微控制器Ⅰ的输出端与数据处理控制板连接，进一步地，声呐测量系统包括超声波传感器、驱动模块、信号处理模块、ADC转换模块、微控制器Ⅱ和DAC转换模块；超声波传感器的超声波发射器依次通过驱动模块和ADC转换模块与微控制器Ⅱ连接，超声波传感器的超声波接收器通过信号处理模块与微控制器Ⅱ连接，微控制器Ⅱ的输出端口与DAC转换模块连接。进一步地，数据处理控制板包括中央处理模块和通信模块；中央处理模块的输入端分别与声呐测量系统、温度传感器和湿度传感器连接；中央处理模块的输出端分别连接热电模块和散热装置；中央处理模块的输出端还通过通信模块与云服务器连接，通信模块采用RS-485串口通信。进一步地，中央处理模块的输出端还连接有显示器。进一步地，陀螺稳定器通过轴承与陀螺仪架连接。陀螺稳定器的设置使本技术的测量仪器保持水平和稳定，解决了因摆放位置不佳或者在不平稳的环境中测量导致测量误差大的问题，如在船舶或浮船、丘陵或山区上测量取样筒内液体或粉末样品的体积。声呐测量系统经过校准安装在密封盖上，其精度可达到3μm，广泛用于各种液体、固体、粉末、溶解气体的体积测量。进一步地，散热装置采用通风风扇。进一步地，热电模块采用半导体加热器，热电模块使取样筒和取样筒内的样品保持在恒定温度(比如20℃)，防止了温度对待测样品电容测量的影响。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术所述的混合物组成测量系统，取样筒内设有导电板和绝缘层，绝缘层使导电板与取样桶内的样品隔离，在使用过程中导电板不干预被测样品，测量两种或两种以上混合物样品的电容时能有效降低电导性对测量结果影响；而且绝缘层疏水疏油，方便清洁，可重复使用；(2)本技术所述的混合物组成测量系统，设置有校准的超声波传感器和陀螺稳定器，精度高，可测透光率高或易燃性高的液体容量；陀螺稳定器的设置解决了因体积测量装置摆放位置不佳或者在不平稳的环境中测量而导致的测量误差大的问题，应用广泛；(3)本技术所述的混合物组成测量系统，可快速精确测量两种或两种以上混合物的精确组成部份，可达0.1％的准确度，测量时间短至1-15分钟；而且无需添加各种助剂，防止了助剂对待测混合物的影响，降低了使用成本。(4)本技术所述的混合物组成测量系统，测量过程中全密封测量，对操作人员和环境友好，测量仪器小而轻，方便移动携带。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是本技术的原理图。图3是取样筒的结构示意图。图4是PCB电路板的原理图。图5是声呐测量系统与取样筒连接的结构示意图。图6是声呐测量系统的原理图。图7是数据处理控制板的电路图。图8是声呐测量系统的电路图。图9是温度传感器或湿度传感器的电路图。图10是中央处理模块控制热电模块的电路图。图11是中央处理模块控制通风风扇的电路图。图中：1、盖体；2、取样筒；21、筒体；22、导电板；23、绝缘层；24、连接板；25、PCB电路板；3、陀螺仪架；4、散热装置；5、电源；6、声呐测量系统；61、超声波传感器；62、传感器支架；63、陀螺稳定器；64、轴承；65、容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合物组成测量系统，其特征在于：包括测量仪器及与测量仪器连接的云服务器(11)；测量仪器包括壳体，壳体内设置有用于测量混合物电容的取样筒(2)、用于测量取样筒(2)内混合物液位和/或体积的声呐测量系统(6)、用于使取样筒(2)保持恒温的热电模块(9)、散热装置(4)、温度传感器(8)、湿度传感器(7)、数据处理控制板和用于供电的电源(5)，数据处理控制板和电源(5)分别与取样筒(2)、声呐测量系统(6)、热电模块(9)、散热装置(4)、温度传感器(8)、湿度传感器(7)连接，数据处理控制板与电源(5)连接；壳体上设有陀螺仪架(3)，陀螺仪架(3)上设有陀螺稳定器(63)。

【技术特征摘要】
1.一种混合物组成测量系统，其特征在于：包括测量仪器及与测量仪器连接的云服务器(11)；测量仪器包括壳体，壳体内设置有用于测量混合物电容的取样筒(2)、用于测量取样筒(2)内混合物液位和/或体积的声呐测量系统(6)、用于使取样筒(2)保持恒温的热电模块(9)、散热装置(4)、温度传感器(8)、湿度传感器(7)、数据处理控制板和用于供电的电源(5)，数据处理控制板和电源(5)分别与取样筒(2)、声呐测量系统(6)、热电模块(9)、散热装置(4)、温度传感器(8)、湿度传感器(7)连接，数据处理控制板与电源(5)连接；壳体上设有陀螺仪架(3)，陀螺仪架(3)上设有陀螺稳定器(63)。2.根据权利要求1所述的混合物组成测量系统，其特征在于：取样筒(2)包括筒体(21)、导电板(22)、绝缘层(23)和PCB电路板(25)，导电板(22)和绝缘层(23)设置在筒体(21)内，导电板(22)设置在筒体(21)内侧壁和导电板(22)之间，导电板(22)至少有为一组，且导电板(22)两两相对设置，导电板(22)与PCB电路板(25)连接。3.根据权利要求2所述的混合物组成测量系统，其特征在于：绝缘层(23)的厚度为10μm～1000μm。4.根据权利要求3所述的混合物组成测量系统，其特征在于：PCB电路板(25)上设有电容极片接口、噪声处理模块、电容数字转换模块和微控制器Ⅰ，导...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓玲，邝金泉，杨正国，杨维明，
申请(专利权)人：德利科有限公司，
类型：新型
国别省市：新加坡,SG