专利名称：新型蓄电池电解液密度综合测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及蓄电池电解液各指标测量技术领域，特别是涉及一种对各种蓄电池电解液的液位高度、温度和电解液密度值进行一次性测量的新型蓄电池电解液密度综合测量。
背景技术：
新型蓄电池电解液密度综合测量仪主要应用于汽修厂、空军基地等经常需要对蓄电池的各项性能指标做测试以判定该蓄电池是否需要更换或补充电解液、是否需要充电、是否已经充好等。这些指标包括电解液密度、温度、在电池内的液面高度等。以前的测试方法是用普通的浮力计测密度、用温度计侧当前温度、用页面尺测量液面高度、用万用表测电压，完成对一块蓄电池的测试需要四种设备，不仅繁琐、效率低、工作强度大，而且密度测量值不够准确(误差超过10%)，精度较高的密度仪要么是进口的设备、要么就是台式的，需将电解液从蓄电池中取出做分析，无法用在现场环境中，本测量仪测量液体密度的精度超过0.5%，液面高度和温度测量精度高于1% ;密度测量范围为0.8至1.5，液面高度测量范围O至5 cm视用户要求，温度测量范围O至70°C ;密度测量灵敏度高，可分辨0.1%的变化；三种指标的一次性测量、显示时间不超过30秒；可存储100次测量结果，并可通过串行通信口与电脑连接、上传数据用于存储、分析；现有单一测密度的便携设备精度不高于5%，远低于本系统。新型蓄电池电解液密度综合测量仪以密度测量为主，由于密度不能直接测得，所以将密度测量转化为在体积一定的情况下，对液体质量进行测量，再通过公式P =m/v将质量转换为密度，从而实现对液体密度的测量。
发明内容
针对上述现有仪器的缺陷，本发明的目的是提供一种可以对蓄电池电解液多种参数进行高效率、高精度、高可靠性和稳定性的测量工具和方法。为达到上述目的，本发明采用如下方案:—种新型蓄电池电解液密度综合测量仪，包括液位测量装置、吸液排液装置、称重装置、显示装置、内部液位控制装置、温度测量装置、键盘控制装置和主板电路，该仪器采用AD公司的ADuC847单片机，24位AD，可对蓄电池电解液密度、温度和液面高度进行一次性高精度测量，且以密度测量为主，可分辨0.1%的密度变化，液面高度和温度测量精度均高于1%，仪器体积小方便携带，且测量速度快，各指标一次性测量的平均时间在40秒以内，仪表设有串行通信接口，可将测量的多组蓄电池指标发送到电脑上进行存储。所述称重装置包括称重传感器和计量罐，计量罐整体是圆柱形，接近开口的位置设计的口径较小，目的是为了防止计量罐内液体因计量罐抖动而出现液面大幅度的波动，影响体积的标定与测量，计量罐内底部设计为凹面，是为了能排空罐内的样液，防止对下一次测量产生影响，计量罐内壁光滑，能防止残液粘在内壁上影响测量结果，计量罐与应变式传感器相连，罐内的温度传感器，液位控制传感器和进液管均单独设计，不与计量罐相连，所述应变式传感器只获得计量罐和液体的重量，保证了测量的精确性；所述内部液位控制装置设置在计量罐口径处，当液位触及探针时，微型水泵会自动停止吸液，控制进入计量罐的液体量，保证进入计量管的液体体积为一定值，所述称重装置和所述内部液位控制装置配合称重算法、重量-密度转换算法、温度补偿等完成液体密度测量。所述液位测量装置包括吸液管、电子尺和液位传感器，所述电子尺前端安装液位传感器，所述吸液管与电子尺相连，吸液管为硬质材料，通过吸液管的伸缩控制液位传感器的上下移动，当液位传感器接触液面时，液晶屏会显示所述液体深度，位传感器由两根铜质探针构成，两根铜质探针与液体接触的端点在同一水平面上。所述温度测量装置，由所述PT100温度传感器构成，由于电解液具有腐蚀性，所以将接触电解液部分改为石墨材质。主板电路包括:依次连接的传感器输入接口、键盘电路、液晶显示电路、电源电路和单片机外围电路，所述单片机外围电路分别连接键盘电路、传感器电路、液晶电路、电源电路以及外接口，所述外接口为微型泵和电磁阀及电子尺接口，所述单片机型号为ADuC847，为防止干扰，设置独立电源为所述单片机ADuC847供电，考虑到ADuC847的诸多I/O端口和功能，所有按键以及液晶均直接与该芯片直接相连。所述键盘控制装置采用了 4位独立按键、一个自锁开关和一个非自锁开关，所述自锁开关作为整个仪表的电源开关，所述4位独立按键和所述一个非自锁开关作为5个功能键分别实现相应功能，可对液位、温度、密度进行校准标定，通过所述键盘控制装置对各指标测量进行控制。所述测量包括以下过程:校准、键盘扫描和显示实时测量值等信息，判断是否产生ADC中断，进行中断处理，进行数据处理，完成采样的数据软件滤波、温度补偿，数据转换运算等；所述判断是否产生ADC中断的步骤还包括读取液位AD值、读取温度AD值和读取重量AD值，并经过递推滤波算法滤波，转换运算，温度补偿，得出实时液位、温度和密度值。本仪器的校准方法为两点校准法，首先将仪器水平放置，由于计量罐本身的重量，称重传感器会产生感应电流I1，将此时电流I1对应的重量M1设置为O ;再将计量罐内放满水，称重传感器会产生感应电流I2，此时能得到对应的重量M2，根据公式y = kx+b得
权利要求
1.一种新型蓄电池电解液密度综合测量仪，其特征于:该测量仪包括液位测量装置、吸液排液装置、称重装置、显示装置、内部液位控制装置、温度测量装置、键盘控制装置和主板电路，该仪器采用AD公司的ADuC847单片机，24位AD，可对蓄电池电解液密度、温度和液面高度进行一次性高精度测量，且以密度测量为主，可分辨0.1%的密度变化，液面高度和温度测量精度均高于1%，仪器体积小方便携带，且测量速度快，各指标一次性测量的平均时间在40秒以内，仪表设有串行通信接口，可将测量的多组蓄电池指标发送到电脑上进行存储。
2.根据权利要求1所述新型蓄电池电解液密度综合测量仪，其特征在于:所述称重装置包括称重传感器和计量罐，计量罐内壁光滑且底面为凹型设计，保证每次测量完成计量管内液体都可完全排空，不影响下次测量；所述内部液位控制装置设置在计量罐口径处，当液位触及探针时，微型水泵会自动停止吸液，控制进入计量罐的液体量，保证进入计量管的液体体积为一定值，所述称重装置和所述内部液位控制装置配合重量-密度转换算法完成液体密度测量。
3.根据权利要求1所述新型蓄电池电解液密度综合测量仪，其特征在于:所述液位测量装置包括吸液管、电子尺和液位传感器，所述电子尺前端安装液位传感器，所述吸液管与电子尺相连，所述液位传感器由两根铜质探针构成，所述两根铜质探针与液体接触的端点在同一水平面上。
4.根据权利要求1所述新型蓄电池电解液密度综合测量仪，其特征在于:所述温度测量装置，由所述PT100温度传感器构成，由于电解液具有腐蚀性，所以将接触电解液部分改为石墨材质。
5.根据权利要求1所述新型蓄电池电解液密度综合测量仪，其特征在于:主板电路包括:依次连接的传感器输入接口、键盘电路、液晶显示电路、电源电路和单片机外围电路，所述单片机外围电路分别连接键盘电路、传感器电路、液晶电路、电源电路以及外接口，所述外接口为微型泵和电磁阀及电子尺接口，所述单片机型号为ADUC847，为防止干扰，设置独立电源为所述单片机ADuC8 47供电，考虑到ADuC847的诸多I/O端口和功能，所有按键以及液晶均直接与该芯片直接相连。
6.根据权利要求1所述的新型蓄电池电解液密度综合测量仪，其特征在于:所述键盘控制装置采用了 4位独立按键、一个自锁开关和一个非自锁开关，所述自锁开关作为整个仪表的电源开关，所述4位独立按键和所述一个非自锁开关作为5个功能键分别实现相应功能，可对液位、温度、密度进行校准标定，通过所述键盘控制装置对各指标测量进行控制；所述测量包括以下过程:校准、键盘扫描和显示实时测量值等信息，判断是否产生ADC中断，进行中断处理，进行数据处理，完成采样的数据软件滤波、温度补偿，数据转换运算等；所述判断是否产生ADC中断的步骤还包括读取液位AD值、读取温度AD值和读取重量AD值，并经过递推滤波算法滤波，转换运算，温度补偿，得出实时液位、温度和密度值。
7.根据权利要求6所述的新型蓄电池电解液密度综合测量仪，其特征在于:本仪器的校准方法为两点校准法，首先将仪器水平放置，由于计量罐本身的重量，称重传感器会产生感应电流I1，将此时电流I1对应的重量M1设置为O ;再将计量罐内放满水，称重传感器会产 ,Mj-M,生感应电流I2，此时能得到对应的重量M2，根据公式y = kx+b Uk=八―& 得到斜率为k的一次直线，然后就可以实时测量装入液体的重量，由重量转换为密度的的方法是根据公式
8.根据权利要求6所述的新型蓄电池电解液密度综合测量仪，其特征在于:所述递推EH-t—L滤波为
全文摘要
本发明公开了一种新型蓄电池电解液密度综合测量仪，该测量仪包括液位测量装置、吸液排液装置、称重装置、显示装置、内部液位控制装置、温度测量装置、键盘控制装置和主板电路，该仪器采用AD公司的ADuC847单片机，24位AD，可对蓄电池电解液密度、温度和液面高度进行一次性高精度测量，且以密度测量为主，可分辨0.1%的密度变化，液面高度和温度测量精度均高于1%，仪器体积小方便携带，且测量速度快，各指标一次性测量的平均时间在40秒以内，仪表设有串行通信接口，可将测量的多组蓄电池指标发送到电脑上进行存储。
文档编号G01N9/00GK103149123SQ201310035878
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者丁宏, 雷旭, 赵生诺, 张海洋, 黄争, 李佃龙, 丁小夏, 汪方杰, 郝燕超, 贺沙沙 申请人:鲁东大学