一种带智能数显仪的流速和流量测定装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工程测量及实验仪器，尤其涉及一种带智能数显仪的流速和流量测定 装置及其方法。
【背景技术】
[0002] 液位的测量，在工程领域和实验仪器领域，是广泛存在的要素，液位的计量是计量 科学技术的组成部分之一，它与国民经济、国防建设、科学研究有密切的关系。液位测量的 方便和精确性，对保证产品质量、提高工程生产率、促进科学技术的发展都具有重要的作 用。
[0003] 传统的机械式液位测量，居多的是直接测读，对空间的方便性不足。也有通过连通 管转接引用进行测读，但可能存在连通管中存在汽水组合、液位压力波动不稳等问题，如果 存在其气水组合，则会导致错误失真的数据，压力不稳则可能引起读数困难和误差较大的 后果。另外，目前的检测装置较多采用精密的感应元件或探头，将此类设备长期浸渍在液体 中，必然导致其灵敏度逐渐降低，最终失效。因而造成元件损坏，严重可能导致整台设备需 要大修或直接报废。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种带智能数显仪的流速 和流量测定装置。具体技术方案如下：
[0005] -种带智能数显仪的流速和流量测定装置，其包括测量口、连接管、排气装置、稳 压桶、液位探测杆、压力传感器和压力信号分析仪;液位探测杆中空，测量口开设于液位探 测杆一端，液位探测杆另一端与连接管密闭连接，连接管依次与压力传感器和压力信号分 析仪相连;稳压桶罩于测量口外，且顶部开设有若干个排气孔，下部开设若干个进液孔;排 气装置与连接管相连，用于排出连接管内的液体。测量口设置于储水箱内，且储水箱上带有 管嘴。
[0006] 作为优选，所述的排气装置为气栗，气栗与连接管通过管路相通，且该段管路上设 有阀门，排气口设置于阀门与气栗间的管路上，排气口设置标准为：当测量口置于待测液体 中并利用气栗进行排液时，气栗的输入气量大于从排气口排出的气量。
[0007] 作为进一步的优选，所述的阀门与气栗间之间设有气压罐，所述的排气口开设于 气压罐上。
[0008] 本发明的另一目的在于提供一种使用所述装置的流速和流量测定方法，步骤如 下:首先将阀门打开，并将测量口放入储水箱内的待测液体某一深度处，将连接管内的气体 从排气口排出，在液位稳定后对压力信号分析仪进行校零;校零完成后，打开气栗对连接管 进行鼓气，将连接管内液体排出，待压力信号分析仪显示的读数趋于稳定时，关闭阀门，对 压力信号分析仪显示的压力值P进行读数并将该压力值换算成测量口上方的液体高度H，换 算公式如下：
[0010] 其中:p为待测液体密度，g为重力加速度；
[0011] 再测量测量口与管嘴的高度差ΔΗ，并根据以下公式换算成管嘴的出口流速v和流 量Q:
[0014] 其中:μν和與分别为孔口流速和流量系数，A为管嘴面积。
[0015] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：
[0016] 1)结构简单，操作方便，能够将装置便捷地应用于各种液体的液位测量工作者洪， 适用范围广。
[0017] 2)测量结果直观可靠，以数字化的方式对测量结果进行显示。
[0018] 3)装置不需要精密仪器，主体设备位于待测液体之外，而浸入液体部分结构十分 简单，不存在现有的流速和流量测定装置中各种零部件容易老化或感应探头灵敏度下降的 问题。
【附图说明】
[0019] 图1为一种带智能数显仪的流速和流量测定装置结构示意图；
[0020] 图2为本发明的排气装置的一种优选形式；
[0021]图中：测量口 1、连接管2、排气装置3、稳压桶4、液位探测杆5、压力传感器6、压力信 号分析仪7、气栗301、阀门302和气压罐303。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的 技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
[0023]如图1所示，一种带智能数显仪的流速和流量测定装置，其包括测量口 1、连接管2、 排气装置3、稳压桶4、液位探测杆5、压力传感器6和压力信号分析仪7;液位探测杆5中空，测 量口 1开设于液位探测杆5-端，液位探测杆5另一端与连接管2密闭连接，连接管2依次与压 力传感器6和压力信号分析仪7相连;稳压桶4罩于测量口 1外，且顶部开设有若干个排气孔， 下部开设若干个进液孔;排气装置3与连接管2相连，用于排出连接管2内的液体。储水箱8内 装有待测液体，测量口 1设置于储水箱8内，且储水箱8上带有管嘴9。
[0024]本装置的工作原理如下：首先对未放置进液体的压力传感器6感应压力值压力进 行记录，再将测量口 1深入待测液体的某高度，此阶段中，连接管2中气体不断被压缩，压力 传感器6感应压力值，并将信号传输至压力信号分析仪7,从而测出气压。当压力趋于稳定 时，通过读取该状态下的相应压力，并减去先前的读数，从而得到压力差，并换算为液位高 度。
[0025] 测量口 1可直接与连接管2相连，但为了便于操作，采用中空的刚性液位探测杆5， 便于伸入待测液体中，也有利于测量过程的稳定，不会随待测液体的波动而变化。
[0026] 排气装置3可采用各种气体发生装置，如气筒、气栗等。本实施方式中，排气装置3 为气栗301，气栗301与连接管2通过管路相通，且该段管路上设有阀门302，排气口设置于阀 门与气栗301间的管路上，排气口设置标准为：当测量口 1置于待测液体中并利用气栗301进 行排液时，气栗301的输入气量大于从排气口排出的气量。
[0027]上述排气口最好开设于刚性的空腔上，因此可在阀门302与气栗301间之间设有气 压罐303,所述的排气口开设于气压罐303上。气压罐303可同时起到排气和稳压的作用。 [0028] -种使用所述装置的流速和流量测定方法，步骤如下：首先将阀门302打开，并将 测量口 1放入储水箱8内的待测液体某一深度处，将连接管2内的气体从排气口排出，在液位 稳定后对压力信号分析仪7进行校零;校零完成后，打开气栗301对连接管2进行鼓气，将连 接管2内液体排出，待压力信号分析仪7显示的读数趋于稳定时，关闭阀门302,对压力信号 分析仪7显示的压力值P进行读数并将该压力值换算成测量口 1上方的液体高度H，换算公式 如下：
[0030]其中:P为待测液体密度，g为重力加速度；
[0031]再测量测量口 1与管嘴9的高度差△ H，并根据以下公式换算成管嘴9的出口流速v 和流量Q:
[0034]其中:μν和W分别为孔口流速和流量系数，A为管嘴面积。
[0035]由此可见，本发明公开的带智能数显仪的流速和流量测定装置，结构简单，适用范 围可涉及所有液体压力的测量和转化，具有普适用性;且操作简便，使用方便，可实现测量 液位的数字化。
【主权项】
1. 一种带智能数显仪的流速和流量测定装置，其特征在于，其包括测量口（ 1)、连接管 (2)、排气装置(3)、稳压桶(4)、液位探测杆(5)、压力传感器(6)、压力信号分析仪(7)、储水 箱(8)和管嘴(9);液位探测杆(5)中空，测量口（1)开设于液位探测杆(5)-端，液位探测杆 (5)另一端与连接管(2)密闭连接，连接管(2)依次与压力传感器(6)和压力信号分析仪(7) 相连;稳压桶(4)罩于测量口（1)外，且顶部开设有若干个排气孔，下部开设若干个进液孔； 排气装置(3)与连接管(2)相连，用于排出连接管(2)内的液体;测量口（1)设置于储水箱(8) 内，且储水箱(8)上带有管嘴(9)。2. 如权利要求1所述的带智能数显仪的流速和流量测定装置，其特征在于，所述的排气 装置（3)为气栗（301)，气栗（301)与连接管（2)通过管路相通，且该段管路上设有阀门 (302)，排气口设置于阀门（302)与气栗(301)间的管路上，排气口设置标准为：当测量口（ 1) 置于待测液体中并利用气栗(301)进行排液时，气栗(301)的输入气量大于从排气口排出的 气量。3. 如权利要求2所述的带智能数显仪的流速和流量测定装置，其特征在于，所述的阀门 (302)与气栗(301)间之间设有气压罐(303)，所述的排气口开设于气压罐(303)上。4. 一种使用如权利要求3所述装置的流速和流量测定方法，其特征在于，步骤如下：首 先将阀门（302)打开，并将测量口（1)放入储水箱(8)内的待测液体某一深度处，将连接管 (2)内的气体从排气口排出，在液位稳定后对压力信号分析仪(7)进行校零;校零完成后，打 开气栗(301)对连接管(2)进行鼓气，将连接管（2)内液体排出，待压力信号分析仪(7)显示 的读数趋于稳定时，关闭阀门（302)，对压力信号分析仪(7)显示的压力值P进行读数并将该 压力值换算成测量口（1)上方的液体高度H，换算公式如下：其中:P为待测液体密度，g为重力加速度； 再测量出测量口（1)与管嘴(9)的高度差ΔΗ，并根据以下公式换算成管嘴(9)的出口流 速v和流量Q:其中:μν和與分别为孔口流速和流量系数，A为管嘴面积。
【专利摘要】本发明公开了一种带智能数显仪的流速和流量测定装置及其方法。它包括测量口、连接管、排气装置、稳压桶、液位探测杆、压力传感器和压力信号分析仪、储水箱和管嘴；液位探测杆中空，测量口开设于液位探测杆一端，液位探测杆另一端与连接管密闭连接，连接管依次与压力传感器和压力信号分析仪相连；稳压桶罩于测量口外，且顶部开设有若干个排气孔，下部开设若干个进液孔；排气装置与连接管相连，用于排出连接管内的液体。测量口设置于储水箱内，且储水箱上带有管嘴。本发明通过压力传感器及仪表数字显示，装置结构简单，适用范围可涉及所有液体压力的测量和转化，具有普适用性；且操作简便，可实现测量液位。
【IPC分类】G01F23/16
【公开号】CN105606177
【申请号】CN201511016076
【发明人】章军军, 陈琪, 吴剑斌, 吴海军
【申请人】浙江大学, 吴海军
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月29日