利用磁致伸缩测量液体密度的方法

利用磁致伸缩测量液体密度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种利用磁致伸缩原理测量液体密度值的技术，W及更加具体地，设 及一种利用磁致伸缩测量液体密度的方法，利用两种漂浮物之间的电磁感应平衡其能够精 确地测量未知的密度值。
【背景技术】
[0002] 总的来说，利用磁致伸缩原理测量液体的密度值的液体密度测量仪器包括液体表 面漂浮物W及根据待测液体的密度而向上或者向下移动的密度漂浮物，所述液体表面漂浮 物由具有比待测液体更低密度的材料制成并被配置为上升至液体表面W及指示液体表面 的位置。
[0003] 在液体密度测量仪器被扔进待测液体中的情形下，液体密度测量仪器测量根据液 体密度的液体表面漂浮物与密度漂浮物之间在沉降距离上的差异，并将测量的在沉降距离 上的差异转化为密度值。
[0004] 根据待测液体的密度值的液体表面漂浮物与密度漂浮物之间在沉降距离上的差 异在下文中被称作"实际效应沉降距离"。根据待测液体的密度值的每个液体表面漂浮物W 及密度漂浮物的沉降距离被称作"沉降距离"。根据待测液体的密度值的液体表面漂浮物与 密度漂浮物之间的沉降距离是指根据待测液体的密度的液体表面漂浮物的沉降距离与根 据待测液体密度的密度漂浮物的沉降距离之间的差异。
[0005] 当密度漂浮物上升至一个位置时，在该处根据密度漂浮物的重量的重力与通过对 浸入到待测液体中的体积W及液体的密度值进行相乘而获得的浮力相平衡，密度漂浮物停 止。当待测液体的密度值低时密度漂浮物向下移动并且当待测液体的密度值高时密度漂浮 物向上移动。密度漂浮物的漂浮原理可如在等式1中所表述。
[0006]密度漂浮物的重量=浸入体积X液体密度 （1)
[0007] 在此情形下，密度漂浮物上部的部分突出至待测液体的表面。随着突出部分的横 截面积减少，密度漂浮物相对于相同的密度值进一步沉降。其原因在于由于密度漂浮物的 浸入部分的体积上的变化相对于待测液体的密度值上的变化是固定的，实际效应沉降距离 的变化需根据密度漂浮物的突出部分的横截面积的减少而增加。实际效应沉降距离并非W 线性比例关系变化，而是根据待测液体的密度值上的变化W非线性比例关系变化。
[0008] 在此情形下，就液体密度值上的变化而言，液体表面漂浮物与密度漂浮物相比具 有相对较小的沉降距离。
[0009] 在传统液体密度测量技术中，根据待测液体的密度值上的变化的实际效应沉降距 离利用密度测量仪器而被前期测量。针对测量的实际效应沉降距离与液体密度值之间关系 构建查找表。
[0010] 此后，当未知液体密度值被测量时，根据待测液体的密度值而变化的实际效应沉 降距离被测量。利用查找表，计算液体密度值。
[0011] 当基于实际效应沉降距离利用查找表计算待测液体的密度值时，密度值并非利用 实际上非线性变化的曲线图而被计算，而是利用在每个区域中被认为是线性变化的曲线图 而被计算。也就是说，假设在相应沉降距离的测量点的密度值在紧接着测量点之前W及之 后的区域中从修正点的密度值线性地变化，密度值被计算。
[0012] 如上所述，在传统的液体密度测量技术中，当利用基于根据密度值的液体表面漂 浮物与密度漂浮物之间的实际效应沉降距离的查找表而计算待测液体的密度值时，通过将 密度值应用至在每个区域中线性变化的曲线图而非将密度值应用至实际上非线性变化的 曲线图，从而计算密度值。相应地，由于根据查找表在线性计算中的误差W及实际非线性特 性，不能计算得到具有高精度的密度值。

【发明内容】

[0013] 当根据液体表面漂浮物与密度漂浮物之间的实际效应沉降距离计算密度值时，利 用修正点的两个参照值通过将密度值应用至非线性变化的曲线图，各个实施例旨在计算具 有高精度的待测液体的密度值。
[0014] 在一实施例中，一种利用磁致伸缩测量液体密度的方法可包括W下步骤；(a)准 备密度测量仪器，所述密度测量仪器包括液体表面漂浮物、密度漂浮物、磁致伸缩线路W及 密度检测单元，所述液体表面漂浮物配置为上升至液体表面并指示表面的位置，所述密度 漂浮物W根据液体密度向上或者向下移动的方式而被设置；化）每当液体表面漂浮物W及 密度漂浮物被浸入到具有不同密度的液体中时，通过密度检测单元，利用供应至磁致伸缩 线路的脉冲W及由液体表面漂浮物的第一磁体W及密度漂浮物的第二磁体产生的磁致伸 缩现象，计算与实际效应沉降距离相应的密度W及实际效应沉降距离，并存储与计算的实 际效应沉降距离W及密度相应的修正点的参照值，所述实际效应沉降距离为所述液体表面 漂浮物与所述密度漂浮物之间沉降距离上的差异；(C)当测量未知液体的密度时，通过密 度检测单元，利用磁致伸缩现象，测量所述液体表面漂浮物与所述密度漂浮物之间的实际 效应沉降距离；W及（d)通过密度检测单元，基于步骤化）中存储的修正点的参照值W及步 骤（C)中测量的实际效应沉降距离，计算未知液体的密度。
[0015] 本发明当W液体表面漂浮物与密度漂浮物之间的实际效应沉降距离为根据利用 两个修正点的参照值测定未知的液体密度值时，将实际效应沉降距离与密度的关系曲线图 适用于与实际相同的非线性曲线图，从而有能够求得具有高精密度的密度的效果。
【附图说明】
[0016] 图1为说明根据本发明实施例的利用磁致伸缩现象测量液体密度的方法的信号 流程图。
[0017] 图2说明了根据本发明实施例的利用磁致伸缩现象测量液体密度的方法可应用 到的密度测量仪器的总体配置。
[0018] 图3(a)说明了为了产生磁致伸缩现象，通过脉冲发生器输出的脉冲的波形。
[0019] 图3(b)说明了通过运算处理器检测的实际效应沉降距离的波形。
[0020] 图3(c)说明了为了测量实际效应沉降距离的波形中两个信号波形之间的时间 差，通过振荡器输出的参照脉冲串的波形。
[0021] 图4为说明本发明实施例可应用到的密度漂浮物中沉降距离与密度之间关系的 图表。 具体实施例
[0022] W下将会参照附图对具体实施例作更加详细的描述。
[0023] 首先，图1为说明根据本发明实施例的利用磁致伸缩现象测量液体密度的方法的 信号流程图。如图1所示，所述方法可包括准备密度测量仪器，计算用于测量密度的修正点 的参照值并存储所述参照值，测量实际效应沉降距离，W及计算密度值。
[0024] 图2说明了根据本发明实施例的利用磁致伸缩现象测量液体密度的方法可应用 到的密度测量仪器的总体配置。如图2所示，密度测量仪器可包括密度传感器单元100和 密度检测单元200。
[00巧]密度传感器单元100被浸入到在其中盛有其密度待测的液体的容器或者空间中， 但是其不限于特定形状。在本实施例中，密度传感器单元100图示为具有柱状外形。
[0026] 密度传感器单元100可包括配置为具有特定直径的金属管111 W及振荡波发生器 120,该振荡波发生器120贯穿多个设置于所述金属管111内第一空间112而被安装。
[0027] 由具有比待测液体更低密度的材料制成并被配置为上升至液体表面W及指示液 体表面的位置的液体表面漂浮物101W及配置为测量待测液体密度的密度漂浮物102W向 上或者向下移动的方式设置在金属管111的外部周围。用于生成磁致伸缩现象的第一磁体 101A安装在液体表面漂浮物101的内部。用于生成磁致伸缩现象的第二磁体102A安装在 密度漂浮物102的内部。
[0028] 具有合适重量的重量钟摆102B安装在密度漂浮物102上，使得密度漂浮物102沉 浸在与待测液体的密度相应的位置。
[0029] 进一步地，波动翼125安装在密度漂浮物102上。相应地，如果待测液体的密度高， 则密度漂浮物102向上漂浮；如果待测液体的密度低，则密度漂浮物102沉降。根据密度漂 浮物102的波动翼125的波动原理与利用钟摆的商用波动式密度测量仪器的原理相似。
[0030] 振荡波发生器120嵌入到金属管111里面并安装在那儿。振荡波发生器120可包 括黄铜管121，W与所述黄铜管121重叠的方式设置在所述黄铜管121内的绝缘管122,W 及配置为穿过W特定间隔设置于绝缘管122内第二空间124的死点（deadcenter)的磁致 伸缩线路123。
[0031] 密度检测单元200可包括脉冲发生器210、拾波线圈220、信号检测器230、运算处 理器240、存储器240AW及振荡器250。
[0032]W下将会参照图1-4描述根据本发明实施例的利用磁致伸缩的测量液体密度的 方法。
[0033] 首先，在步骤S1中，密度测量仪器300包括密度传感器单元100W及密度检测单 元200,所述密度传感器单元100包括配置为上升至液体表面并指示所述表面的位置的液 体表面漂浮物101、配置为基于液体的密度而向上或者向下移动的密度漂浮物102、W及磁 致伸缩线路123。
[0034] 在步骤S2中，当密度测量仪器300被释放之前或者之后其被需要时，其计算实际 效应沉降距离W及与实际效应沉降距离相应的密度，所述实际效应沉降距离即液体表面漂 浮物与密度漂浮物之间的沉降距离上的差异，并将实际效应沉降距离、密度、W及与实际效 应沉降距离W及密度相应的修正点的参照值存储在存储器240A中。
[0035] 例如，如图4所示，如果浸入具有通过高精度密度测量仪器（例如，固有振荡周期 测量类型密度测量仪器）测量的第一密度"dl"( =0.70g/cm3)的液体的密度漂浮物与 液体表面漂浮物之间的沉降距离通过密度测量仪器300被测量为第一实际效应沉降距离 "lel"，根据第一实际效应沉降距离"lei"W及第一密度"dl"( =0. 70g/cm3)的修正点的 参照值存储在存储器240A中。
[0036] 类似地，如果浸入具有通过高精度密度测量仪器测量的第二密度"d2" ( = 0. 80g/ cm3)的液体的密度漂浮物与液体表面漂浮物之间的沉降距离通过密度测量仪器300被 测量为第二实际效应沉降距离"le2"，根据第二实际效应沉降距离"le2"W及第二密度 "d2" ( = 0. 80g/cm3)的修正点的参照值存储在存储器240A中。
[0037] 此后，在步骤S3中，利用图2的密度测量仪器300,按照如下所述的方式测量包含 在特定容器或是空间内的待测液体的密度漂浮物与液体表面漂浮物之间的实际效应沉降 距离。
[003引为了测量待测液体的密度，脉冲发生器210生成一连串的方波脉冲，诸如图3(a)的那些方波脉冲，放大所述方波脉冲使得它们可生成足够用于磁致伸缩的磁场，W及输出 放大的方波脉冲。
[0039] 放大的方波脉冲通过拾波线圈220被供应至密度传感器单元100的磁致伸缩线路 123。相应地，通过磁致伸缩线路123产生磁场。如传播的电流脉冲移动那样，产生的磁场 在磁致伸缩线路123的长度方向上移动。