专利名称：液体密度检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建筑施工灌浆监测设备领域，特指一种主要适用于水电(大坝、 提防、水库、电站)、交通(公路、铁路、隧道、桥梁、港口、机场)、建筑(地上、地下、人防)、采矿 (采油、采煤)等工程建设中用于灌浆密度(浓度、水灰比)检测的液体密度检测装置。
背景技术：
灌浆浆液质量是影响建筑施工整体质量的重要因素，灌浆质量既关系到整个工程质量又是建成后能否正常健康运转的重要条件，而浆液密度检测是保证工程质量优劣的重要依据之一。灌浆过程中有各种因素直接影响到灌浆质量，而浆液密度则是保证灌浆过程中施工质量最基本的条件。当前浆液密度检测全部采用纯压式单传感头检测方式，密度值是根据检测液面高度和传感头检测得到的压力来计算的。当液面波动时，液面高度发送变化，从而导致检测的压力发生变化。因此纯压式单传感头检测方式受现场施工条件及灌浆过程脉动冲击影响明显，检测结果波动大，检测精度低，而浆液密度检测结果的不准确可能造成了工程质量的不稳定，致使灌浆工程工期延后、重建，甚至在没发现的情况下蓄水造成坝体开裂、渗水，甚至倒塌。为提升施工质量及减少外界对检测精度的影响，保证工程质量及有效的提高工作效率，就迫切要求检测精度的提高与检测方式的创新。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种检测精度高、智能化程度高、操作简便、结构简单紧凑、成本低廉、适用范围广的液体密度检测装置。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为一种液体密度检测装置， 包括用于检测液体中高度不同的相邻两点压力的微压检测单元、用于根据所述两点压力的差值获取待测液体密度的中央处理单元和用于输出液体密度信息的输出单元，所述微压检测单元包括用于检测液体压力并相邻布置的第一微压传感器和第二微压传感器，所述第一微压传感器、第二微压传感器、输出单元分别与中央处理单元相连。作为本实用新型的进一步改进所述第一微压传感器和第二微压传感器沿竖直方向相邻布置。所述第一微压传感器位于第二微压传感器的正上方，且第一微压传感器和第二微压传感器之间设有距离h。所述距离h为20 30cm。所述第一微压传感器和第二微压传感器均为模拟式压力传感器。所述中央处理单元包括中央处理器、模数转换单元和用于为模数转换提供基准电压的基准电压单元，所述中央处理器与模数转换单元相连，所述模数转换单元分别与基准电压单元以及所述第一微压传感器、第二微压传感器相连。所述中央处理单元包括用于存储用户设定的零点以及量程校核数据的存储单元， 所述存储单元与中央处理器相连。[0012]所述中央处理单元包括用于输入零点以及量程校核数据的输入单元，所述输入单元与中央处理器相连。所述输出单元包括用于将液体密度信息以图像方式输出的显示输出模块。所述输出单元还包括将液体密度信息以电信号方式输出的信号输出单元。所述信号输出单元包括用于将电压输出信号进行过滤的滤波模块和用于将过滤后的信号转换至电压信号或者电流信号的电信号输出模块，所述中央处理单元通过滤波模块与电信号输出模块相连。本实用新型具有下述优点1、本实用新型包括用于检测液体中相邻两点的压力的微压检测单元，由于浆液波动对于高度不同的相邻两点所产生的影响基本相同，中央处理单元根据两个压力的差值获取待测液体密度时可以有效克服浆液波动对检测带来的影响，从而有效解决了现场浆液波动带来的精度影响，具有检测精度高、智能化程度高、操作简便、结构简单紧凑、成本低廉的优点。2、本实用新型通过输出单元输出，既可以通过显示输出模块实时显示，又可以通过信号输出单元进行自动采集处理，可以自动方便地完成液体密度的检测采集及输出。根据用户的不同需要，既可以与灌浆记录仪结合进行灌浆多参数检测，也可单独成产品使用， 具有配置形式灵活、适用范围广的优点。3、本实用新型的第一微压传感器进一步位于第二微压传感器的正上方，由于浆液波动时竖直方向上相邻两点的液面高度相同，因此可以进一步克服浆液波动对检测带来的影响，提高对液体密度检测的精度。
图1为本实用新型实施例的结构示意图；图2为本实用新型实施例微压检测单元的结构示意图；图3为本实用新型实施例存储单元的电路原理示意图；图4为本实用新型实施例显示接口单元的电路原理示意图；图5为本实用新型实施例信号输出单元的电路原理示意图；图6为本实用新型实施例中央处理器的引脚结构示意图。图例说明1、微压检测单元；11、第一微压传感器；12、第二微压传感器；2、中央处理单元；20、中央处理器；21、模数转换单元；22、基准电压单元；23、存储单元；24、输入单元；3、输出单元；31、显示输出模块；310、显示接口单元；32、信号输出单元；321、滤波模块； 322、电信号输出模块。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实施例的液体密度检测装置包括用于检测液体中高度不同的相邻两点压力的微压检测单元1、用于根据两点压力的差值获取待测液体密度的中央处理单元2和用于输出液体密度信息的输出单元3，微压检测单元1包括用于检测液体压力并相邻布置的第一微压传感器11和第二微压传感器12，第一微压传感器11、第二微压传感器12、输出单元3分别与中央处理单元2相连。中央处理单元2根据相邻两点的压力获得压差信号Δ P，并通过公式P = AP/gh计算获得被测液体的密度ρ并输出至输出单元3， 其中g为重力加速度，h为第一微压传感器11和第二微压传感器12之间沿竖直方向的距离。如图2所示，本实施例中第一微压传感器11位于第二微压传感器12的正上方，且第一微压传感器11和第二微压传感器12之间设有距离h，第一微压传感器11和第二微压传感器12位于竖直方向的同一直线上。本实用新型中第一微压传感器11和第二微压传感器12之间的距离h为20 30cm。由于本实施例中采用压差检测的方式，距离h过小会导致微压检测单元1输出压力的差值不明显，从而引起液体密度检测精度降低；由于距离h和液体的压力是对应的，因此距离h过大对于提高检测精度没有帮助，却会导致整体体积过大。在此范围内既可以保证液体密度检测的精度，又可以使得微压检测单元1的体积较小。在实际应用过程中，可以将第一微压传感器11和第二微压传感器12固定在一起，当第一微压传感器11和第二微压传感器12沿着竖直方向安装固定以后，第一微压传感器11和第二微压传感器12之间的安装距离即为第一微压传感器11和第二微压传感器12之间沿竖直方向的距离h。本实施例中， 第一微压传感器11和第二微压传感器12之间的安装距离为25cm。如果第一微压传感器11检测得到的压力为P1，第二微压传感器12检测得到的压力为P2，则压差信号Δ P的表达式为Δ P =Ρ2-Ρ1。本实用新型通过采用上下分布的第一微压传感器11和第二微压传感器12同一时刻检测到的液体压力分别转换为电信号后由中央处理单元2进行求差处理。第一微压传感器11位于第二微压传感器12的正上方，第一微压传感器11和第二微压传感器12在高度方向上靠液面一侧的一部分是相同的，该部分的压力也是一样的，利用同一时间点第一微压传感器11和第二微压传感器12的变化会同大或同小的特性而第一微压传感器11和第二微压传感器12之间距离固定的方式，求差处理的结果仅仅和第一微压传感器11和第二微压传感器12之间的距离相关，从而有效去掉了液面波动带来的影响，解决了现场浆液波动对检测结果的精度带来的影响。第一微压传感器11和第二微压传感器12既可以采用数字微压传感器，也可以采用模拟微压传感器。本实施例中，第一微压传感器11和第二微压传感器12均采用型号为 SENSE CCPS 32的陶瓷电容压力传感器，该压力传感器为模拟式压力传感器。中央处理单元2包括中央处理器20、模数转换单元21和用于为模数转换提供基准电压的基准电压单元22，中央处理器20与模数转换单元21相连，模数转换单元21分别与基准电压单元22以及第一微压传感器11、第二微压传感器12相连。通过基准电压单元 22为模数转换单元21进行模数转换提供基准电压，可以有效提高模数转换的精度，从而提高整体的检测精度。中央处理单元2的核心为中央处理器20，中央处理器20、输出单元3、 微压检测单元1的各模块通过同一个电源单元提供电源供应。中央处理单元2包括用于存储用户设定的零点以及量程校核数据的存储单元23， 存储单元23与中央处理器20相连。如图3所示，存储单元23采用AT24C16存储芯片实现， 具有16 K的存储空间，供电电压为3. 3V，可即时存储用户设定的零点、量程校核数据，从而可以减少器件形变带来的精度影响，从而可以有效提高液体密度检测装置的检测精度。中央处理单元2包括用于输入零点以及量程校核数据的输入单元对，输入单元M 与中央处理器20相连。输入单元M为键盘输入模块，用于在零点、量程校核时输入相关数据。本实施例中，中央处理单元2还可以自动对微压检测单元1的输出信号以及输入单元 M输入的参数进行自动检验，如果发生参数错误会自动通过输出单元3发出提示，提醒操作人员对相应传感器进行检修。本实施例中，输出单元3包括用于将液体密度信息以图像方式输出的显示输出模块31和将液体密度信息以电信号方式输出的信号输出单元32。此外，也可以根据实际应用需要仅仅采用显示输出模块31或者信号输出单元32。显示输出模块31为IXD显示模块，能够实时显示并结合灌浆记录其它参数生成数据报表及曲线，具有操作简单方便、界面简洁、显示清晰直观、校准验证方便的优点。中央处理单元2通过显示接口单元310与显示输出模块31相连，如图4所示，显示接口单元310 主要基于HT1621B芯片实现，用于根据中央处理单元2输出的信号驱动IXD显示模块进行显示输出。中央处理单元2通过各端口号与其它电路单元相连，分析、运算以及处理灌浆过程中采集的数据并通过网络端口传给显示输出模块31。信号输出单元32包括用于将电压输出信号进行过滤的滤波模块321和用于将过滤后的信号转换至电压信号或者电流信号的电信号输出模块322，中央处理单元2通过滤波模块321与电信号输出模块322相连。如图5所示，滤波模块321主要包括TS27L2C芯片，电信号输出模块322为电压电流转换模块，用于将滤波模块321滤波后的电压输出信号转换为电流后输出。滤波模块321用于滤除高频部分信号，可以提高电信号输出模块322 的电压电流转换精度，电信号输出模块322将输入的电压转换为电流后从XS15HDRlx2端口输出4 20mA标准电流至外接设备。通过信号输出单元32可以实现通过有线对外传输数据，可以满足施工现场仪器对密度需求，适用于施工现场操作，适用范围广泛。如图6所示，中央处理单元2采用AduC7060工业专用嵌入式处理器，强大的计算处理能力能轻松应对各种复杂的作业要求。模数转换单元21基于AduC7060工业专用嵌入式处理器内置的对位高精度AD转换模块实现，转换速度极快，使得计量更加准确。中央处理单元2的SO-、ADCO引脚与Si-、ADC2引脚与微压检测单元1相连。中央处理单元2的 Pl. 2、Pl. 3、P0. 6引脚通过电平转换芯片分别与显示接口单元310的CS、WR、DATA引脚相连，P0. 0引脚与显示输出模块31的背光相连。中央处理单元2的P0. 1和P0. 3引脚分别与存储单元23芯片的SCL、SDA引脚相连。中央处理单元2的P0. 4、P2. 0、P2. 1引脚与输入单元M相连。中央处理单元2的DACO引脚与滤波模块321相连。本实用新型实施例的工作过程如下1)系统上电时，电源单元开始为各个模块提供持续稳定的电源。2)系统上电运行后，首先通过输入单元M输入操作数据进行零点、量程校核，当校核完成后，存储单元23存储用户设定的零点、量程校核数据。3)系统处于工作状态时，第一微压传感器11和第二微压传感器12分别将压力信号输出给模数转换单元21，同时基准电压单元22提供基准电压给模数转换单元21，模数转换单元21将模拟的压力信号转换为数字的压力信号后输入中央处理器20。中央处理器20 首先根据Δ P =Ρ2-Ρ1获取第一微压传感器11和第二微压传感器12之间的压差信号Δ P， 然后根据公式P =AP/gh计算获得被测液体的密度P，并通过显示接口单元310输出至显示输出模块31显示出来。同时，中央处理器20输出的电压信号输出至滤波模块321进行滤波，然后电信号输出模块322将滤波后的电压信号转换为电流信号输出至外接设备。[0043] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种液体密度检测装置，其特征在于它包括用于检测液体中高度不同的相邻两点压力的微压检测单元(1)、用于根据所述两点压力的差值获取待测液体密度的中央处理单元(2)和用于输出液体密度信息的输出单元(3)，所述微压检测单元(1)包括用于检测液体压力并相邻布置的第一微压传感器(11)和第二微压传感器(12)，所述第一微压传感器 (11)、第二微压传感器(12)、输出单元(3)分别与中央处理单元(2)相连。
2.根据权利要求1所述的液体密度检测装置，其特征在于所述第一微压传感器(11) 位于第二微压传感器(12)的正上方，且第一微压传感器(11)和第二微压传感器(12)之间设有距离h。
3.根据权利要求2所述的液体密度检测装置，其特征在于所述距离h为20 30cm。
4.根据权利要求3所述的液体密度检测装置，其特征在于所述第一微压传感器(11) 和第二微压传感器(12)均为模拟式压力传感器。
5.根据权利要求4所述的液体密度检测装置，其特征在于所述中央处理单元(2)包括中央处理器(20)、模数转换单元(21)和用于为模数转换提供基准电压的基准电压单元 (22)，所述中央处理器(20)与模数转换单元(21)相连，所述模数转换单元(21)分别与基准电压单元(22 )以及所述第一微压传感器(11)、第二微压传感器(12 )相连。
6.根据权利要求5所述的液体密度检测装置，其特征在于所述中央处理单元(2)包括用于存储用户设定的零点以及量程校核数据的存储单元(23)，所述存储单元(23)与中央处理器(20)相连。
7.根据权利要求6所述的液体密度检测装置，其特征在于所述中央处理单元(2)包括用于输入零点以及量程校核数据的输入单元(24)，所述输入单元(24)与中央处理器(20) 相连。
8.根据权利要求1 7中任意一项所述的液体密度检测装置，其特征在于所述输出单元(3)包括用于将液体密度信息以图像方式输出的显示输出模块(31)。
9.根据权利要求8所述的液体密度检测装置，其特征在于所述输出单元(3)还包括用于将液体密度信息以电信号方式输出的信号输出单元(32 )。
10.根据权利要求9所述的液体密度检测装置，其特征在于所述信号输出单元(32)包括用于将电压输出信号进行过滤的滤波模块(321)和用于将过滤后的信号转换至电压信号或者电流信号的电信号输出模块(322)，所述中央处理单元(2)通过滤波模块(321)与电信号输出模块(322)相连。
专利摘要本实用新型公开了一种液体密度检测装置，包括用于检测液体中高度不同的相邻两点压力的微压检测单元(1)、用于根据所述两点压力的差值获取待测液体密度的中央处理单元(2)和用于输出液体密度信息的输出单元(3)，微压检测单元(1)包括用于检测液体压力并相邻布置的第一微压传感器(11)和第二微压传感器(12)，第一微压传感器(11)、第二微压传感器(12)、输出单元(3)分别与中央处理单元(2)相连。本实用新型具有检测精度高、智能化程度高、操作简便、结构简单紧凑、成本低廉、适用范围广的液体密度检测装置。
文档编号G01N9/26GK202149871SQ201120229729
公开日2012年2月22日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者罗昆, 黎颖 申请人:湖南诺维科技发展有限公司