一种容器内分层界面测量装置及方法与流程

本发明涉及固液分层或液液分层界面测量技术领域，具体地说，是涉及一种容器内分层界面测量装置及方法。

背景技术：

盛放于容器中的固液体或能分层的液体，长时间静置后会出现分层的情况。对于不同密度固液、液液分层厚度及界面的测量一直是一个难题。现有的测量方法，一般都是通过人工从容器上部开口处垂吊探头，根据垂放过程中液体不同的密度所受的浮力不同的方式进行测量，但此方法不能够进行实时测量。另外，当探头触及固体时，则无法测量，此方法还受限于测量介质，不适应于固体的测量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种容器内分层界面测量装置，解决了现有测量装置不能实时测量且受制于测量介质的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种容器内分层界面测量装置，所述装置包括：

容器，用于盛放固液体或分层液体；

恒温导管，位于所述容器内或容器外，所述恒温导管的排布方向在所述容器的高度方向上，且所述恒温导管的高度至少与所述容器中盛放的固液体或分层液体的高度相同，所述恒温导管用于释放热量至容器中盛放的固液体或分层液体；

温度检测模块，位于所述容器的外壁上，所述温度检测模块包括若干排布在所述容器的高度方向上的温度检测点，用于检测温度信号并传输至控制模块，所述温度检测点与所述恒温导管的距离相同；

控制模块，用于接收所述恒温导管的温度和所述温度检测模块的温度信号，输出所有温度检测点位置对应的密度，根据密度得到分层界面。

如上所述的容器内分层界面测量装置，所述温度检测点均匀地分布在所述容器的外壁上。

如上所述的容器内分层界面测量装置，所述恒温导管、温度检测模块的排布方向平行且垂直于所述容器的横切面。

如上所述的容器内分层界面测量装置，所述恒温导管和温度检测模块均具有供电电路，所述控制模块输出控制信号以控制所述恒温导管供电电路的通断、所述温度检测模块与所述供电电路的通断。

如上所述的容器内分层界面测量装置，所述温度检测模块包括温度传感器阵列或者链式温度传感器或者若干独立的温度传感器。

基于上述的容器内分层界面测量装置的设计，本发明还提出了一种容器内分层界面测量方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1、所述恒温导管释放热量至容器中盛放的固液体或分层液体；

步骤2、所述温度检测模块检测各个温度检测点的温度信号并传输至控制模块；

步骤3、所述控制模块接收所述恒温导管的温度T和所述温度检测模块的温度信号Ti，计算出每个温度检测点的衰减温度△Ti=T-Ti，ρi=k*△Ti，输出所有温度检测点位置对应的密度ρi，根据密度ρi得到分层界面，其中，k为比例系数。

如上所述的容器内分层界面测量方法，所述步骤1和步骤2之间间隔时间t。

如上所述的容器内分层界面测量方法，所述步骤1中，所述控制模块控制所述恒温导管工作时间t后，进入所述步骤2。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明容器内分层界面测量装置包括位于容器内或外的给容器内固液体或分层液体提供热量的恒温导管以及位于容器外的温度检测模块，恒温导管和温度检测模块均在容器的高度方向上排布。利用温度检测模块检测各个温度检测点的温度，得到各个温度检测点的衰减温度，利用物体密度不同热传导系数不同的性质，得到各个温度检测点的密度，从而得到分层界面。本发明依据不同密度固液体热传导系数不同，热量从恒温导管处传播到检测传感器后的衰减程度与固液体密度成比例的原理，可对容器内的固液体或分层液体进行实时非接触式测量，测量结果精确。同时，本发明适用范围广，可适用于固液体或分层液体的测量。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本发明一种具体实施例的示意图。

图2为本发明另一种具体实施例的示意图。

图3为本发明具体实施例的原理框图。

图4为本发明具体实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

如图1、3所示，本实施例提出了一种容器内分层界面测量装置，装置包括：用于盛放固液体或分层液体的容器1、位于容器1内或容器1外用于产生恒定热源的恒温导管2、位于容器1外用于检测温度的温度检测模块和控制模块，控制模块根据温度信号输出所有温度检测点位置对应的密度，根据密度得到分层界面。

下面对容器内分层界面测量装置进行具体说明

容器1，用于盛放固液体或分层液体。本实施例的容器1为柱形容器，容器1内盛放固液体或分层液体，静置一段时间之后由于密度不同，导致固液体分层，固体与液体之间形成分层界面，当然，不同密度的液体之间也可能形成分层界面。本实施例的容器内分层界面测量装置既能够测量分层界面，也能够测量液液分层界面。

恒温导管2，位于容器1内或容器1外。本实施例以恒温导管2位于容器1外壁为例进行说明。恒温导管2的排布方向在容器1的高度方向上，恒温导管2垂直于容器1的横切面，也就是恒温导管2平行于容器1的轴线方向。恒温导管2用于释放热量至容器1中盛放的固液体或分层液体；为了使恒温导管2的热量均匀地释放至容器1中，恒温导管2的高度至少与容器1中盛放的固液体或分层液体的高度相同。

温度检测模块，位于容器1的外壁上。温度检测模块包括若干排布在容器1的高度方向上的温度检测点S1、S2、S3、S4、…、Sn，用于检测温度检测点S1、S2、S3、S4、…、Sn的温度信号并传输至控制模块。为了避免距离对温度衰减产生影响，温度检测点S1、S2、S3、S4、…、Sn与恒温导管2的距离相同，均大于预设值，可避免恒温导管2的热量对温度检测模块的干扰。本实施例中，温度检测点S1、S2、S3、S4、…、Sn形成的直线与恒温导管2所在的直线平行，温度检测点S1、S2、S3、S4、…、Sn所在的直线垂直于容器1的横切面，也就是温度检测点S1、S2、S3、S4、…、Sn所在的直线平行于容器1的轴线方向。

优选的，温度检测点S1、S2、S3、S4、…、Sn均匀地分布在容器1的外壁上。可以根据检测精度需求设置温度检测点S1、S2、S3、S4、…、Sn的排布密度。检测精度需求越高时，温度检测点S1、S2、S3、S4、…、Sn的排布密度越大；检测精度需求越低时，温度检测点S1、S2、S3、S4、…、Sn的排布密度越小。

控制模块，用于接收恒温导管2的温度和温度检测模块的温度信号，输出所有温度检测点S1、S2、S3、S4、…、Sn位置对应的密度，根据密度得到分层界面。

为了实现检测的自动化，恒温导管2和温度检测模块均具有供电电路，控制模块输出控制信号以控制恒温导管2供电电路的通断、温度检测模块与供电电路的通断。检测时，控制模块首先输出控制信号控制恒温导管2与供电电路导通，供电电路给恒温导管2供电，恒温导管2发出恒定的热量至容器1内的固液体或分层液体。过一段时间t后，控制模块再输出控制信号控制温度检测模块与供电电路导通，供电电路给温度检测模块供电，温度检测模块检测温度信号并传输至控制模块，控制模块获取恒温导管2的温度，根据恒温导管2的温度和温度检测模块的温度，输出所有温度检测点位置对应的密度，根据密度得到分层界面。

其中，温度检测模块包括温度传感器阵列或者链式温度传感器或者若干独立的排布在容器壁上的温度传感器。

为了提高测量精度，恒温导管2和温度检测模块优选对称的设置在容器的外壁上。

当然，也可将恒温导管2设置在容器1内，为了提高测量精度，优选将恒温导管2设置在容器1的中心位置。如图2所示。

对于分层界面测量精度要求较高的情形，可将恒温导管2设置在容器1的中心，在容器的外壁上设置有多组温度检测模块，每组温度检测模块均与恒温导管2平行。这样，可以根据得到的密度，精确地描绘出分层界面的形状。

基于上述的容器内分层界面测量装置的设计，本实施例还提出了一种容器内分层界面测量方法，如图4所示，方法包括如下步骤：

S1、控制模块输出控制信号控制恒温导管与供电电路导通，恒温导管产生热量，并将产生的热量释放至容器中盛放的固液体或分层液体；

S2、控制模块控制恒温导管工作时间t后，控制模块输出控制信号控制温度检测模块与供电电路导通，温度检测模块工作；

S3、温度检测模块检测各个温度检测点的温度信号并传输至控制模块；

S4、控制模块获取恒温导管的温度T和温度检测模块的温度信号Ti，计算出每个温度检测点的衰减温度△Ti=T-Ti，ρi=k*△Ti，输出所有温度检测点位置对应的密度ρi，根据密度ρi得到分层界面，其中，k为比例系数。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。