无线谐振式数字密度计的制作方法

本实用新型涉及液体密度计，特别涉及无线谐振式数字密度计。

背景技术：

现有技术中的液体密度计，传统的多采用的玻璃管式的，相对数字化广泛应用的今天来讲，功能单一，不能存储，作业不方便，携带、使用都很不方便。

利用谐振元件把被测参量转换为频率信号的传感器，又称频率式传感器。当被测参量发生变化时，振动元件的固有振动频率随之改变，通过相应的测量电路，就可得到与被测参量成一定关系的电信号。70年代以来谐振式传感器在电子技术、测试技术、计算技术和半导体集成电路技术的基础上迅速发展起来。其优点是体积小、重量轻、结构紧凑、分辨率高、精度高以及便于数据传输、处理和存储等。按谐振元件的不同，谐振式传感器可分为振弦式、振筒式、振梁式、振膜式和压电谐振式等。谐振式传感器主要用于测量压力，也用于测量转矩、密度、加速度和温度等。

现有的液体密度计大都采用振管、振膜或音叉制成，公开号：CN1439870A的中国专利，“采用纵向振动模式的谐振式密度计”采用了由弹性合金制作的中空薄壁圆管作为谐振器，在谐振器上缠绕两组线圈作为激振器和拾振器。

压电陶瓷是能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应,压电陶瓷除具有压电性外,还具有介电性、弹性等,已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了无线谐振式数字密度计，利用压电陶瓷正压电效应、逆压电效应技术，在不同密度液体下频率变化进行数据定量分析；利用单片机技术，实现无线数据的交互，通信。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

无线谐振式数字密度计，包括主机单元和测量传感单元，所述主机单元包括主控单片机芯片、波形发生电路、运算放大电路、温度校正电路、无线发射电路、存储电路、显示电路、按键输入电路、无线发射天线、液晶显示屏和按键，所述测量传感单元包含压电陶瓷谐振器A和B、温度传感器；

所述主控单片机芯片通过波形发生电路和运算放大电路连接测量传感单元的压电陶瓷谐振器A，产生振动；

所述压电陶瓷谐振器B与压电陶瓷谐振器A产生谐振，振动信号通过运算放大电路传送至主控单片机芯片；

所述主控单片机芯片通过无线发射电路连接无线发射天线；

所述主控单片机芯片通过显示电路连接液晶显示屏；

所述主控单片机芯片通过按键输入电路连接按键；

所述主控单片机芯片还通过温度校正电路连接测量传感单元中的温度传感器。

所述压电陶瓷谐振器A和B安装于振动机构内部，采用12组压电陶瓷片并联、径向振动模式，压电陶瓷谐振器A和B通过屏蔽电缆与主机单元相连接。

所述测量传感单元中的温度传感器为DS18B20型数字温度芯片，封装在测量传感单元的内筒内部，通过屏蔽电缆与主机单元相连接。

所述主控单片机芯片型号为STC15F2K60S2。

所述波形发生电路芯片型号为AD9835。

所述运算放大电路芯片型号为OPA1664。

所述无线发射电路芯片型号为CC1101。

所述显示电路芯片型号为LCD1602。

所述存储电路芯片型号为W25Q64。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型是方便携带、使用方便的无线数字式液体密度计，利用压电陶瓷正压电效应、逆压电效应技术，在不同密度液体下频率变化进行数据定量分析；利用单片机技术，实现无线数据的交互，通信；采用数字温度传感器对液体进行温度校正；液晶显示屏方便显示各类参数数值，通过按键方便地进行操作，并能够通过无线发射将数据传送至值班室电脑上。

附图说明

图1为本实用新型的产品示意图；

图2为本实用新型的电路结构示意图；

图3为本实用新型的压电陶瓷片结构图。

其中，1-压电陶瓷片 2-引线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1、2所示，无线谐振式数字密度计，包括主机单元和测量传感单元，所述主机单元包括主控单片机芯片、波形发生电路、运算放大电路、温度校正电路、无线发射电路、存储电路、显示电路、按键输入电路、无线发射天线、液晶显示屏和按键，所述测量传感单元包含压电陶瓷谐振器A和B、温度传感器；

所述主控单片机芯片通过波形发生电路和运算放大电路连接测量传感单元的压电陶瓷谐振器A，产生振动；

所述压电陶瓷谐振器B与压电陶瓷谐振器A产生谐振，振动信号通过运算放大电路传送至主控单片机芯片；

所述主控单片机芯片通过无线发射电路连接无线发射天线；

所述主控单片机芯片通过显示电路连接液晶显示屏；

所述主控单片机芯片通过按键输入电路连接按键；

所述主控单片机芯片还通过温度校正电路连接测量传感单元中的温度传感器。

所述压电陶瓷谐振器A和B安装于振动机构内部，采用12组压电陶瓷片并联、径向振动模式，压电陶瓷谐振器A和B通过屏蔽电缆与主机单元相连接。

所述测量传感单元中的温度传感器为DS18B20型数字温度芯片，封装在测量传感单元的内筒内部，通过屏蔽电缆与主机单元相连接。

所述主控单片机芯片型号为STC15F2K60S2。

所述波形发生电路芯片型号为AD9835。

所述运算放大电路芯片型号为OPA1664。

所述无线发射电路芯片型号为CC1101。

所述显示电路芯片型号为LCD1602。

所述存储电路芯片型号为W25Q64。

如图3所示，压电陶瓷谐振器包括压电陶瓷片1及其引线2。

测量密度时，测量传感单元完全浸没在液体内，静置30S，直接测量液体密度和温度，手持主机单元，打开数据线，通过手持单元直接观察测量数据，读取数据，按下发射键，数据存储并通过无线发射上传至值班室电脑。

主机单元的单片机采用STC15F2K60S2，在电池供电的状态下工作；单片机驱动DDS芯片AD9835；该数字化频率合成芯片，产生交流正弦信号，这一信号经运算放大器OPA16664放大，输出交流正弦波信号，信号直送传感单元的压电陶瓷片A上。由于逆压电效应，压电陶瓷片A，开始振动。振动频率在谐振筒的作用下，达到最大幅值。

测量传感单元内，还有压电陶瓷片B，由于正压电效应，使B两端产生了微小的mV信号，这一信号变化的频率与主机发出的正弦信号和被测液体共同作用有关，根据不同的液体在不同的温度下的mV信号经运算放大器放大给单片机读取。

在不同的温度条件下，液体尤其是油质密度受温度影响很大，采用DS1B20，封装在测量传感单元的内筒内部，测量液体温度，对测量结果进行修正。

结合标准测量结果，在测量海量数据获取后，建立常用的数据表，使用查表法对不同温度下，密度计算。

测量结果的显示，保存，上传：主机单元，板上载有LCD1602显示数据，FLASH存储器W25Q64保存数据，时钟芯片AT24C04保存时间，无线模块CC1101上传数据。

以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。