一种液体成分检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种液体成分检测方法及系统，首先获取位于目标容器内的待测液体；然后将压电换能器与所述目标容器接触，或者将压电换能器与所述待测液体接触或浸没，并对所述压电换能器通电，获取所述压电换能器的电阻抗；再基于所述压电换能器的电阻抗计算出所述待测液体的声阻抗，并根据所述声阻抗确定出所述待测液体中的液体成分。本发明专利技术仅利用压电换能器即可确定出待测液体中的液体成分，不仅检测成本低，而且检测时间短、检测效率高，同时整个检测设备也便携易带。设备也便携易带。设备也便携易带。

A liquid component detection method and system

【技术实现步骤摘要】
一种液体成分检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及液体检测
，特别是涉及一种液体成分检测方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，识别液体的成分性质有助于监测液体的实际状态，以确定液体中的化学反应过程。然而，现有的一些液体成分检测方法通常需要复杂、庞大和昂贵的检测设备，同时还需要能够熟练操作这些检测设备的人员，导致每次进行液体成分检测时，不仅无法进行便携检测，而且单次检测成本也较高，单次检测时间较长。因此，目前需要一种检测方式简单快速、经济、便携且能为液体性质识别提供准确结果的方法。

技术实现思路

[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种液体成分检测方法及系统，用于解决现有技术中现有检测方法成本高、时间长以及不够便携的问题。
[0004]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种液体成分检测方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]获取位于目标容器内的待测液体；
[0006]将压电换能器与所述目标容器接触，或者将压电换能器与所述待测液体接触或浸没；
[0007]对所述压电换能器通电，获取所述压电换能器的电阻抗；
[0008]基于所述压电换能器的电阻抗计算出所述待测液体的声阻抗，并根据所述声阻抗确定出所述待测液体中的液体成分。
[0009]可选地，所述方法还包括：获取反谐振频率下所述压电换能器的电阻抗幅值，并基于所述压电换能器的电阻抗幅值计算出所述待测液体的声阻抗。
[0010]可选地，基于所述压电换能器的电阻抗计算出所述待测液体的声阻抗的过程包括：
[0011]获取预先建立的压电换能器的电阻抗与液体物质声阻抗的模型关系，并将所述模型关系与所述压电换能器的电阻抗进行结合，计算出所述待测液体的声阻抗，有：
[0012][0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019]式中，C0表示压电板的单位面积的静态电容；
[0020]c
33
表示有效弹性常数；
[0021]e
33
表示压电常数；
[0022]ε
33
表示介电常数；
[0023]ρ表示压电材料的密度；
[0024]ω表示角速度；
[0025]Z
PZT
表示压电换能器的电阻抗；
[0026]Z
L
表示待测液体的声阻抗；
[0027]i表示虚数；
[0028]h表示压电换能器的半厚度；
[0029]S表示压电换能器的面积。
[0030]可选地，所述方法还包括：
[0031]将不同频率的压电换能器与同种待测液体进行接触或浸没，并获取每种频率下压电换能器的电阻抗幅值；
[0032]根据每种频率下压电换能器的电阻抗幅值，确定出压电换能器的电阻抗幅值与频率的关系。
[0033]可选地，所述方法还包括：
[0034]将压电换能器与所述待测液体接触或浸没后得到的电阻抗记为实际测量电阻抗；
[0035]获取对应压电换能器的参考电阻抗，并将所述实际测量电阻抗与所述参考电阻抗进行比对，确定所述压电换能器的阻抗误差。
[0036]可选地，所述待测液体包括：水、酒精、蓖麻油。
[0037]本专利技术还提供一种液体成分检测系统，所述系统包括有：
[0038]电源模块，用于在压电换能器与位于目标容器内的待测液体接触或浸没后，或者在所述压电换能器与所述目标容器接触后，对所述压电换能器进行通电；
[0039]电阻抗采集模块，用于获取通电后所述压电换能器的电阻抗；
[0040]声阻抗计算模块，用于根据所述压电换能器的电阻抗计算出所述待测液体的声阻抗；
[0041]液体成分检测模块，用于根据所述声阻抗确定出所述待测液体中的液体成分。
[0042]可选地，所述电阻抗采集模块还包括获取反谐振频率下所述压电换能器的电阻抗幅值；所述声阻抗计算模块还包括根据所述压电换能器的电阻抗幅值计算出所述待测液体的声阻抗。
[0043]可选地，所述声阻抗计算模块根据所述压电换能器的电阻抗计算出所述待测液体的声阻抗的过程包括：
[0044]获取预先建立的压电换能器的电阻抗与液体物质声阻抗的模型关系，并将所述模型关系与所述压电换能器的电阻抗进行结合，计算出所述待测液体的声阻抗，有：
[0045][0046][0047][0048][0049][0050][0051]式中，C0表示压电板的单位面积的静态电容；
[0052]c
33
表示有效弹性常数；
[0053]e
33
表示压电常数；
[0054]ε
33
表示介电常数；
[0055]ρ表示压电材料的密度；
[0056]ω表示角速度；
[0057]Z
PZT
表示压电换能器的电阻抗；
[0058]Z
L
表示待测液体的声阻抗；
[0059]i表示虚数；
[0060]h表示压电换能器的半厚度；
[0061]S表示压电换能器的面积。
[0062]可选地，所述待测液体包括：水、酒精、蓖麻油。
[0063]如上所述，本专利技术提供一种液体成分检测方法及系统，具有以下有益效果：本专利技术首先获取位于目标容器内的待测液体；然后将压电换能器目标容器接触，或者将压电换能器与待测液体接触，或者将压电换能器浸没在待测液体中，并对所述压电换能器通电，获取压电换能器的电阻抗；再基于压电换能器的电阻抗计算出待测液体的声阻抗，并根据所述声阻抗确定出所述待测液体中的液体成分。由此可知，本专利技术通过将压电换能器目标容器接触，或者将压电换能器与待测液体接触，或者将压电换能器浸没在待测液体中，然后对压电换能器进行通电，根据压电换能器的电阻抗来计算出待测液体的声阻抗，而在声学中，声阻抗是液体的一个关键固有特性，且每种液体在特定温度下都只有唯一的声阻抗，所以本专利技术通过检测待测液体的声阻抗，然后参照现有的液体声阻抗标准，即可以查找出对应的液体物质，从而可以得到待测液体中的液体成分。相当于本专利技术仅利用压电换能器即可确定出待测液体中的液体成分，不仅检测成本低，而且检测时间短、检测效率高，同时整个检测设备也便携易带。
附图说明
[0064]图1为一实施例提供的液体成分检测方法的流程示意图；
[0065]图2为一实施例提供的两个不同频率的压电换能器在空气中的电阻抗曲线示意图；
[0066]图3为一实施例提供的两个不同频率的压电换能器在水中的电阻抗曲线示意图；
[0067]图4为一实施例提供的两个不同频率的压电换能器在酒精中的电阻抗曲线示意图；
[0068]图5为一实施例提供的两个不同频率的压电换能器在蓖麻油中的电阻抗曲线示意图；
[0069]图6为一实施例提供的液体成分检测系统的硬件结构示意图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液体成分检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取位于目标容器内的待测液体；将压电换能器与所述目标容器接触，或者将压电换能器与所述待测液体接触或浸没；对所述压电换能器通电，获取所述压电换能器的电阻抗；基于所述压电换能器的电阻抗计算出所述待测液体的声阻抗，并根据所述声阻抗确定出所述待测液体中的液体成分。2.根据权利要求1所述的液体成分检测方法，其特征在于，所述方法还包括：获取反谐振频率下所述压电换能器的电阻抗幅值，并基于所述压电换能器的电阻抗幅值计算出所述待测液体的声阻抗。3.根据权利要求1或2所述的液体成分检测方法，其特征在于，基于所述压电换能器的电阻抗计算出所述待测液体的声阻抗的过程包括：获取预先建立的压电换能器的电阻抗与液体物质声阻抗的模型关系，并将所述模型关系与所述压电换能器的电阻抗进行结合，计算出所述待测液体的声阻抗，有：系与所述压电换能器的电阻抗进行结合，计算出所述待测液体的声阻抗，有：系与所述压电换能器的电阻抗进行结合，计算出所述待测液体的声阻抗，有：系与所述压电换能器的电阻抗进行结合，计算出所述待测液体的声阻抗，有：系与所述压电换能器的电阻抗进行结合，计算出所述待测液体的声阻抗，有：系与所述压电换能器的电阻抗进行结合，计算出所述待测液体的声阻抗，有：式中，C0表示压电板的单位面积的静态电容；c
33
表示有效弹性常数；e
33
表示压电常数；ε
33
表示介电常数；ρ表示压电材料的密度；ω表示角速度；
Z
PZT
表示压电换能器的电阻抗；Z
L
表示待测液体的声阻抗；i表示虚数；h表示压电换能器的半厚度；S表示压电换能器的面积。4.根据权利要求1所述的液体成分检测方法，其特征在于，所述方法还包括：将不同频率的压电换能器与同种待测液体进行接触或浸没，并获取每种频率下压电换能器的电阻抗幅值；根据每种频率下压电换能器的电阻抗幅值，确定出压电换能器的电阻抗幅值与频率的关系。5.根据权利要求1所述的液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艺凡，杨增涛，
申请(专利权)人：重庆医科大学，
类型：发明
国别省市：