超声波盐水浓度测量装置的制作方法

1.本发明涉及自动溶液监测设备技术领域，具体而言，涉及一种超声波盐水浓度测量装置。


背景技术：

2.工业自动化生产中，常常需要对盐水等高电导率溶液的浓度进行检测，以确定反馈终点，实现自动控制。现有技术中，常常采用电导率探头进行盐水等溶液浓度监测，工业盐水杂质多，浓度高，腐蚀性强，使用时间长了之后，容易造成探头老化和探头表面结晶的情况，导致检测终点准确性大幅降低，同时缩短了探头的使用寿命，需要对探头进行定期维护。从工业现场的各类探头使用情况观察，探头检测普遍存在使用周期较短的情况。
3.也就是说，现有技术中的盐水浓度检测存在探头使用寿命短和测量结果不准确的问题。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种超声波盐水浓度测量装置，以解决现有技术中的盐水浓度检测存在探头使用寿命短和测量结果不准确的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种超声波盐水浓度测量装置，包括：测试管，测试管具有进口和出口，进口和出口与测试管的内部空间连通；探测结构，探测结构包括设置在测试管两端的发射探头和接收探头，发射探头和接收探头的至少一部分均伸入测试管的内部空间，以使发射探头与接收探头对应；清水管线，清水管线连接至进口，测试管的侧壁具有朝向探测结构倾斜设置的清洗通道，清水管线通过清洗通道与测试管的内部空间连通；盐水管线，盐水管线连接至进口；控制器，控制器与探测结构、清水管线和盐水管线均电连接。
6.进一步地，进口包括间隔设置在测试管侧壁上的清水进口和盐水进口，清水管线连接至清水进口，盐水管线连接至盐水进口。
7.进一步地，测试管的侧壁具有憋压腔，憋压腔沿测试管的周向延伸，且清水进口通过憋压腔与清洗通道连通。
8.进一步地，憋压腔为多个，至少测试管的两端具有憋压腔，测试管的侧壁具有夹腔以作为连通通道，连通通道沿测试管的长度方向延伸，且连通通道的两端分别与测试管两端的憋压腔连通。
9.进一步地，清洗通道为多个，多个清洗通道沿测试管的周向间隔设置。
10.进一步地，清洗通道的延伸方向与测试管的轴线之间的夹角为45度。
11.进一步地，清水管线上顺次设置有清水电磁阀和清水增压泵，其中，清水电磁阀相对于清水增压泵靠近清水进口；盐水管线上顺次设置有盐水电磁阀、反冲洗过滤器和盐水增压泵，其中，盐水电磁阀相对于盐水增压泵靠近盐水进口。
12.进一步地，超声波盐水浓度测量装置还包括反冲洗管线，反冲洗管线连通至反冲
洗过滤器，且反冲洗管线上设置有反冲洗电磁阀。
13.进一步地，反冲洗过滤器呈筒状，筒状的反冲洗过滤器包括：盖体；主体部，主体部的一端具有开口，盖体盖设在主体部上以遮挡开口，并在盖体与主体部之间形成过滤空间，主体部的侧壁上具有对应设置的一组通孔，盐水管线通过通孔与过滤空间连通；过滤装置，过滤装置呈柱状，柱状的过滤装置设置在过滤空间内，并与主体部的内壁间隔设置，以在二者之间形成杂质腔。
14.进一步地，主体部的另一端具有与过滤空间连通的排液孔，反冲洗管线连接至排液孔。
15.进一步地，超声波盐水浓度测量装置还包括出口管线，出口管线连接至出口，出口管线上设置有放空电磁阀。
16.应用本发明的技术方案，超声波盐水浓度测量装置包括测试管、探测结构、清水管线、盐水管线和控制器，测试管具有进口和出口，进口和出口与测试管的内部空间连通；探测结构包括设置在测试管两端的发射探头和接收探头，发射探头和接收探头的至少一部分均伸入测试管的内部空间，以使发射探头与接收探头对应；清水管线连接至进口，测试管的侧壁具有朝向探测结构倾斜设置的清洗通道，清水管线通过清洗通道与测试管的内部空间连通；盐水管线连接至进口。控制器与探测结构、清水管线和盐水管线均电连接。
17.进口和出口与测试管的内部空间连通，这样设置使得液体能够由进口进入测试管的内部空间，通过内部输送由出口排出，有效规划了测试管内部液体的流动路径，提高了测试管的使用可靠性。发射探头和接收探头的至少一部分均伸入测试管的内部空间，以使发射探头与接收探头对应。这样设置使得发射探头和接收探头均能够与内部空间的盐水接触，且发射探头与接收探头相对设置，使得发射探头发射的信号能够穿过盐水进而被接收探头接收，进而通过计算机算法得出测试管内盐水的浓度，完成盐水的浓度检测，这样有利于保证盐水浓度检测的稳定性。测试管的侧壁具有朝向探测结构倾斜设置的清洗通道，清水管线通过清洗通道与测试管的内部空间连通。这样设置使得清洗通道的一端与清水管线连接，清洗通道的另一端朝向探测结构的探测面设置。使得清水管线中的清水能够通过清洗通道冲射到探测结构的探测面上，以对探测结构进行冲刷清洗，避免盐水在探测结构上的残留，进而避免探测结构出现结晶的风险，有利于保证探测结构的清洁性，有利于保证探测结构的使用可靠性和运行稳定性，进而提高了检测精度，保证了测试结果的准确性。
18.另外，清洗通道的设置大大缓解了盐水对探测结构的腐蚀，降低了探测结构的老化速度，避免了探测结构的频繁维护，节省了维护工序，节约了维护时间，同时有效延长了探测结构的使用寿命，节约了成本。控制器与探测结构、清水管线和盐水管线均电连接。这样设置使得控制器实现了超声波盐水浓度测量装置的自动化控制，实现了盐水浓度检测的自动化流程，能够满足实际使用的需求。
附图说明
19.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
20.图1示出了本发明的一个可选实施例的超声波盐水浓度测量装置的结构示意图；
21.图2示出了图1中测试管的结构示意图；
22.图3示出了图1中反冲洗过滤器的结构示意图。
23.其中，上述附图包括以下附图标记：
24.10、测试管；11、出口；12、清洗通道；13、清水进口；14、盐水进口；15、憋压腔；16、连通通道；17、温压测量孔；20、探测结构；30、清水管线；31、清水电磁阀；32、清水增压泵；40、盐水管线；41、盐水电磁阀；42、反冲洗过滤器；421、盖体；422、主体部；4221、排液孔；4222、通孔；423、过滤网；43、盐水增压泵；50、出口管线；51、放空电磁阀；60、反冲洗管线；61、反冲洗电磁阀。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
26.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
27.在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
28.为了解决现有技术中的盐水浓度检测存在探头使用寿命短和测量结果不准确的问题，本发明提供了一种超声波盐水浓度测量装置。
29.如图1至图3所示，超声波盐水浓度测量装置包括测试管10、探测结构20、清水管线30、盐水管线40和控制器，测试管10具有进口和出口11，进口和出口11与测试管10的内部空间连通；探测结构20包括设置在测试管10两端的发射探头和接收探头，发射探头和接收探头的至少一部分均伸入测试管10的内部空间，以使发射探头与接收探头对应；清水管线30连接至进口，测试管10的侧壁具有朝向探测结构20倾斜设置的清洗通道12，清水管线30通过清洗通道12与测试管10的内部空间连通；盐水管线40连接至进口。控制器与探测结构20、清水管线30和盐水管线40均电连接。
30.进口和出口11与测试管10的内部空间连通，这样设置使得液体能够由进口进入测试管10的内部空间，通过内部输送由出口11排出，有效规划了测试管10内部液体的流动路径，提高了测试管10的使用可靠性。发射探头和接收探头的至少一部分均伸入测试管10的内部空间，以使发射探头与接收探头对应。这样设置使得发射探头和接收探头均能够与内部空间的盐水接触，且发射探头与接收探头相对设置，使得发射探头发射的信号能够穿过盐水进而被接收探头接收，进而通过计算机算法得出测试管10内盐水的浓度，完成盐水的浓度检测，这样有利于保证盐水浓度检测的稳定性。测试管10的侧壁具有朝向探测结构20倾斜设置的清洗通道12，清水管线30通过清洗通道12与测试管10的内部空间连通。这样设置使得清洗通道12的一端与清水管线30连接，清洗通道12的另一端朝向探测结构20的探测面设置。使得清水管线30中的清水能够通过清洗通道12冲射到探测结构20的探测面上，以对探测结构20进行冲刷清洗，避免盐水在探测结构20上的残留，进而避免探测结构20出现结晶的风险，有利于保证探测结构20的清洁性，有利于保证探测结构20的使用可靠性和运行稳定性，进而提高了检测精度，保证了测试结果的准确性。
31.另外，清洗通道12的设置大大缓解了盐水对探测结构20的腐蚀，降低了探测结构20的老化速度，避免了探测结构20的频繁维护，节省了维护工序，节约了维护时间，同时有效延长了探测结构20的使用寿命，节约了成本。控制器与探测结构20、清水管线30和盐水管线40均电连接。这样设置使得控制器实现了超声波盐水浓度测量装置的自动化控制，实现了盐水浓度检测的自动化流程，能够满足实际使用的需求。
32.需要说明的是，上述发射探头和接收探头均为超声波探头，根据超声波透射不同浓度液体时，反馈时间不同的原理，在外围工艺管线上进行工艺自动控制处理，模拟人采样测试和维护的方法，实现液体浓度的自动测量。控制器包括超声波电路处理程序，且自带滤波处理。
33.具体的，进口包括间隔设置在测试管10侧壁上的清水进口13和盐水进口14，清水管线30连接至清水进口13，盐水管线40连接至盐水进口14。这样设置使得清水进口13和盐水进口14是分开设置的，使得二者能够独立工作，避免了二者之间的干涉。同时能够保证清水管线30和盐水管线40均是独立设置的，避免二者中的液体发生混合，从而对盐水的浓度检测造成影响的情况发生。有利于保证了盐水浓度检测结果的稳定性和准确性。
34.如图2所示，测试管10的侧壁具有憋压腔15，憋压腔15沿测试管10的周向延伸，且清水进口13通过憋压腔15与清洗通道12连通。憋压腔15为多个，至少测试管10的两端具有憋压腔15，测试管10的侧壁具有夹腔以作为连通通道16，连通通道16沿测试管10的长度方向延伸，且连通通道16的两端分别与测试管10两端的憋压腔15连通。这样设置使得在清洗时，清水由清水进口13进入测试管10一端的憋压腔15，进而通过连通通道16输送至测试管10另一端的憋压腔15内，清洗通道12位于憋压腔15与内部空间之间的侧壁上，以使憋压腔15中的清水在压力的作用通过清洗通道12喷射到探测结构20上，以冲刷掉探测结构20上的结晶盐，实现探测结构20的清洗工作。出口11位于与憋压腔15对应的测试管10的外壁上，使得清洗探测结构20的液体能够由出口11排出。
35.具体的，超声波盐水浓度测量装置还包括出口管线50，出口管线50连接至出口11，出口管线50上设置有放空电磁阀51。放空电磁阀51采用间歇打开的方式，以保证憋压腔15内的水压，进而保证清洗通道12能够形成高压水柱对探测结构20进行清洗，以保证清洗效果。
36.需要说明的是，上述进口和出口11分别位于测试管10的两侧。
37.需要说明的是，上述测试管10还具有温压测量孔17，温压测量孔17位于测试管10靠近出口11的一侧。
38.具体的，清洗通道12为多个，多个清洗通道12沿测试管10的周向间隔在憋压腔15与内部空间之间的侧壁上。这样设置增加了清洗通道12的数量，使得探测结构20伸入到内部空间的部分均能够受到清洗通道12的清洗冲刷，使得探测结构20的清洗更加的全面充分，进一步减小了探测结构20上残留结晶盐的可能性，增加了探测结构20的使用寿命，提高了探测结构20的测量精度。
39.需要说明的是，上述测试管10的两端均具有4个清洗通道12。当然清洗通道12的个数可根据具体情况设置。
40.具体的，清洗通道12的延伸方向与测试管10的轴线之间的夹角为45度。这样设置有利于保证清洗通道12的一端与探测结构20是对准的，使得清洗通道12所喷射出的水柱能
够直接射至探测结构20上，以保证探测结构20的清洗效果，进而保证探测结构20的清洁性。
41.如图1所示，清水管线30上顺次设置有清水电磁阀31和清水增压泵32，其中，清水电磁阀31相对于清水增压泵32靠近清水进口13；盐水管线40上顺次设置有盐水电磁阀41、反冲洗过滤器42和盐水增压泵43，其中，盐水电磁阀41相对于盐水增压泵43靠近盐水进口14。超声波盐水浓度测量装置还包括反冲洗管线60，反冲洗管线60连通至反冲洗过滤器42，且反冲洗管线60上设置有反冲洗电磁阀61。
42.需要说明的是，本发明的控制器为超声波测量控制器，自带超声波驱动电路和本发明的超声波盐水浓度测量装置的所有流程控制。程序内有超声波滤波算法、温度校正算法，测量流程控制、清洗流程控制，过滤器自动反冲洗控制，以实现超声波盐水浓度测量装置的自动测量、走动清洗和自动反冲洗功能。
43.超声波盐水浓度测量装置的控制方法包括清洗流程、测量流程和反冲洗流程。
44.清洗流程包括：启动清水增压泵32，打开清水电磁阀31，使得清水管线30中的清水由清水进口13进入憋压腔15，经清洗通道12喷射到探测结构20上，以冲刷掉探测结构20上的结晶盐，同时对测试管10的内部空间进行清洗，进而打开放空电磁阀51，将测试管10中的液体排出。持续时间大于1分钟。清洗完毕后，利用探测结构20测量清水声速，作为校准参考，送入控制器，以便于后续的校正。清洗流程实现了清水液体测量、测试管清洗和探测结构清洗。
45.测量流程包括：启动盐水增压泵43，使得盐水经过反冲洗过滤器42滤除盐水中杂质，打开盐水电磁阀41，使得盐水管线40中的盐水由盐水进口14进入测试管10的内部空间，使得盐水充满测试管10的内部空间后，打开放空电磁阀51，将盐水排出。为保证测量结果准确，盐水需要进行1分钟以上排放时间，然后控制探测结构20进行测量采样，进而将测量数据送入控制器。测量流程完成了盐水的过滤、测量和排液过程。
46.在使用一段时间后，反冲洗过滤器42内杂质过多，开始启动反冲洗流程，反冲洗流程包括：启动清水增压泵32，打开清水电磁阀31、盐水电磁阀41和反冲洗电磁阀61，使得清水由清水进口13进入测试管10中，进而通过盐水进口14进入盐水管线40，通过盐水管线40的输送将清水送至反冲洗过滤器42，由于反冲洗过滤器42采用具有网孔的过滤网423进行隔离，使得清水可将杂质腔内的污物冲刷至排液孔4221排出，以保证反冲洗过滤器42的过滤效果，避免杂质或污物堵塞过滤网423从而影响盐水通过的顺畅性。反冲洗流程持续5分钟以上，之后可重新开始测量流程。
47.如图3所示，反冲洗过滤器42呈筒状，筒状的反冲洗过滤器42包括盖体421、主体部422和过滤装置，主体部422的一端具有开口，盖体421盖设在主体部422上以遮挡开口，并在盖体421与主体部422之间形成过滤空间。主体部422的侧壁上具有对应设置的一组通孔4222，盐水管线40通过通孔4222与过滤空间连通。这样设置使得由盐水增压泵43输送过来的盐水由一个通孔4222进入反冲洗过滤器42，经过滤装置过滤后由另一个通孔4222进入靠近盐水电磁阀41的盐水管线40中，以实现盐水的输送。这样使得反冲洗过滤器42能够过滤掉盐水中的杂质，避免杂质对测试结果的影响，有利于保证测试结果的准确度。
48.具体的，过滤装置呈柱状，柱状的过滤装置设置在过滤空间内，并与主体部422的内壁间隔设置，以在二者之间形成杂质腔。主体部422的另一端具有与过滤空间连通的排液孔4221，反冲洗管线60连接至排液孔4221。这样设置使得在反冲洗过滤器42内杂质储存较
多时，启动反冲洗流程，使得清水由清水进口13进入测试管10中，进而通过盐水进口14进入盐水管线40，通过盐水管线40的输送将清水送至反冲洗过滤器42，使得清水可将杂质腔内的污物冲刷至排液孔4221排出，以保证反冲洗过滤器42的过滤效果。
49.需要说明的是，上述过滤装置为过滤网423。
50.需要说明的是，本发明的控制器采用声速与浓度的拟合算法，以实现盐水浓度的换算。
51.控制器通过探测结构20采集盐水声速后，通过以下拟合公式进行浓度换算：
52.yn＝0.001575592
×
(1000-s)-0.092663934(公式一)
53.式中：yn为溶液浓度；0.001575592为校准系数1；1000为常数；s为测量声速值，单位为秒；0.092663934为校准系数2。
54.以上公式适用于发射探头与接收探头之间的距离为1.34米时的情况，若发射探头与接收探头之间的距离发生变化，需重新进行拟合。
55.本发明实现了超声波对盐水浓度的测量。通过工艺流程将干扰超声波测量的因素进行去除，流程中将盐水进行过滤，加入探测结构20清洗流程，保证测量的准确性。通过实际测量的数值开发线性化公式，实现浓度的自动测量。控制器自带以太网通讯接口，可及时上传浓度数据。测量时，所有过程都是自动控制，每分钟发送一次浓度数据。
56.在供热站水处理工艺中，需要浓度15-18％的盐水，若浓度不够，就达不到工艺要求，浓度过高则造成浪费。传统中采用婆美计进行手动测量，然后再进行盐水循环等下一步操作，采用本发明的超声波盐水浓度测量装置后，可以实时进行盐水浓度测量，同时在浓度达到要求后，给上位控制系统发送信号，合格的盐水开始进入流程工作。若浓度不达标，上位控制系统得到信号后，启动循环流程，再进行化盐流程，直至浓度达标。全部过程完全自动控制。
57.显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
58.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
59.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
60.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。