多参数密度计

技术领域

本发明属于密度计结构技术领域，具体涉及多参数密度计。

背景技术

密度计是测量流体密度的物性分析仪器。与它相似的比重计是测量流体比重的仪器。密度是单位体积物质的质量；比重是液体或固体与水或者气体与空气在规定温度和压力时的密度比。水和空气在一定温度和压力时的密度是已知的，因此，在规定条件下的比重和密度是可以互换的。物质的密度或比重与物质的成分有关，所以常用密度计和比重计来检测如酒精、石油产品、酸碱溶液、煤气和天然气等的品质。密度计还可用于这类产品生产和加工过程的监测和控制。

常见的密度计一般结构较为单一，自身检测参数也十分受限，难以根据检测管道内的各种参数来进行实时检测，在进行检测工作时可能因外界因素影响而造成数值的偏差，进而导致整体检测工作可参考性降低。

发明内容

本发明的目的在于提供多参数密度计，通过增设温度传感器、压力传感器和差压传感器组成的检测模块，通过转化出的多参数数字信号进行计算公式后，得到相应的液位高度和密度，提高整体实用性，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

多参数密度计，包括密度计主体、电源管理模块、检测模块、24位模数转换器模块、CPU模块、数据输出RS485接口模块、含水仪RS485接口模块和显示屏模块，所述密度计主体的主板内安装有电源管理模块，所述电源管理模块通过线路配合与检测模块电性连接，所述电源管理模块通过线路配合与24位模数转换器模块电性连接，所述电源管理模块与24位模数转换器模块分别通过线路与CPU模块电性连接，所述CPU模块通过线路与显示屏模块电性连接，所述CPU模块上装配有含水仪RS485接口模块和数据输出RS485接口模块；CPU模块通过线路与EEPROM模块电性连接。

所述检测模块包括温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块，所述温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块分别通过线路与电源管理模块电性连接，所述温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块均通过线路与24位模数转换器电性连接。

优选的，所述温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块均配合电源管理模块输入DC9～36V宽电压。

优选的，所述温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块配合电源管理模块正常工作电流在20mA～40mA。

优选的，所述CPU模块上装配有无线通讯模块，所述CPU模块上的无线通讯模块设有MODBUS协议，且波特率为9600。

优选的，所述显示屏模块分为三个界面，分别显示温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块的检测数据。

优选的，通过工作人员设置所述密度计主体内部主板，限制显示温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块的检测时间间隔，且所述显示温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块的检测数据在屏幕需要几页屏幕数据显示，切换每一页的时间，为3秒，数据刷新时间，小于100ms。

优选的，所述CPU模块上装配有信息存储模块，所述信息存储模块对温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块所检测出的实时数据进行记录，配合检测时间间隔对数据分段进行存储。

优选的，所述密度计主体上装配有流量计模块，且所述流量计模块主板通过线路与密度计主体的主板电性连接。

本发明提出的多参数密度计，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明通过增设温度传感器、压力传感器和差压传感器组成的检测模块，通过检测管道力的变化，进而通过电压信号产生的变化传导至模数转换器，通过转化出的多参数数字信号进行计算公式后，得到相应的液位高度和密度，有效保障了检测效率及效果，能够通过工作人员预设程序检测间隔来满足不同的检测需求，提高整体实用性。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明适用的密度计外形结构图；

图3为本发明的液位计算示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1所示的多参数密度计，包括密度计主体、电源管理模块、检测模块、24位模数转换器模块、CPU模块、数据输出RS485接口模块、含水仪RS485接口模块和显示屏模块，密度计主体上装配有流量计模块，且流量计模块主板通过线路与密度计主体的主板电性连接；密度计主体的主板内安装有电源管理模块，电源管理模块通过线路配合与检测模块电性连接，电源管理模块通过线路配合与24位模数转换器模块电性连接，电源管理模块与24位模数转换器模块分别通过线路与CPU模块电性连接，CPU模块通过线路与显示屏模块电性连接，显示屏模块分为三个界面，分别显示温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块的检测数据，且能够配合设置传感器地址，调试传感器等功能参数。

CPU模块上装配有含水仪RS485接口模块和数据输出RS485接口模块，其中CPU模块上装配有无线通讯模块，CPU模块上的无线通讯模块设有MODBUS协议，且波特率为9600，使得装置能够配合无线通讯模块与其他设备进行通讯连接，便于传输数据，方便进行后续的使用工作。

且CPU模块上装配有信息存储模块，信息存储模块对温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块所检测出的实时数据进行记录，配合检测时间间隔对数据分段进行存储，能够通过信息存储模块对温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块所检测出的数据按时间段为标准进行存储，能够配合CPU上的无线通讯模块将数据进行传输，以便于进行记录工作。CPU采用STM32L471VET6，且CPU可以外接EEPROM，可采用MB85RS16。

检测模块包括温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块，温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块分别通过线路与电源管理模块电性连接，温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块均通过线路与24位模数转换器电性连接。

温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块均配合电源管理模块输入DC9～36V宽电压，通过DC9～36V宽电压来使得检测模块中的温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块能够适用于不同的应用环境；需要配合电源管理模块对主板输入DC9～36V宽电压，通过DC9～36V宽电压来使得检测模块中的温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块能够适用于不同的应用环境。

且温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块配合电源管理模块正常工作电流在20mA～40mA，且配合多路快速24位模数转换器与数据输出RS485接口，确保数据的有效传输距离，能够更好的减少外部干扰，进而提高数据传输，确保整体稳定性。

通过工作人员设置密度计主体内部主板，限制显示温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块的检测时间间隔，且显示温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块的检测数据在屏幕需要几页屏幕数据显示，切换每一页的时间，为3秒，数据刷新时间，小于100ms，通过此种设置来根据情况选择检测效率，以便于实时显示相应的检测数值，便于进行后续的处理或记录工作。

通过采用上述技术方案，能够避免检测工作时因外界因素影响而造成数值的偏差，进而导致整体检测工作可参考性降低。

工作原理：在密度计模块中分别装配有一路高精度差压传感器，一路高精度压力传感器、一路温度传感器，通过温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块均配合电源管理模块输入DC9～36V输入，且温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块配合电源管理模块正常工作电流在20mA～40mA；利用DC9～36V宽电压来使得检测模块中的温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块能够适用于不同的应用环境。传感器本身输出的电压型号，当检测到力的变化后，电压信号也会产生相应的变化，并传导至24位模数转换器，通过24位模数转换器转化为数字信号，通过得到的压力数据，再通过计算公式得到相应的液位高度和密度。

在装配本装置时，能够设置内部差压传感器模块、温度传感器模块和压力传感器模块的数据检测时间间隔，单位为秒，通过工作人员设置密度计主体内部主板，限制显示温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块的检测时间间隔，且显示温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块的检检测数据在屏幕需要几页屏幕数据显示，切换每一页的时间，为3秒，数据刷新时间，小于100ms，通过此种设置来根据情况选择检测效率，以便于实时显示相应的检测数值，根据具体需求进行设置即可。密度计配备专用PC调试软件，能够进行配置相关参数，如管道参数、修正系数等。

在密度计算方面液体内部压强公式：P＝ρgh，根据压强公式可知，液位高度h＝P/ρg，重力加速度g为常量，容器底部的液体压强P，通过在容器底部设置一压力传感器测量得出，液体密度ρ为未知量，只要得出液体密度ρ即可计算出液位高度。运用两个固定高度差的压力传感器，通过液体内部压强差来求解液体密度：ρ*g＝(P1-P2)/△h。又因为ρ＝xρw+(1-x)ρo，进而可以算出含水率x。

同时在CPU模块上增设无线通讯模块，且通讯协议为标准的MODBUS协议，波特率9600，无校验。在显示屏上分为三个界面用于显示实时监测数据。令外还在CPU模块上增设信息存储模块，信息存储模块对温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块所检测出的实时数据进行记录，配合检测时间间隔对数据分段进行存储，能够通过信息存储模块对温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块所检测出的数据按时间段为标准进行存储，能够配合CPU上的无线通讯模块将数据进行传输，以便于进行记录工作。

在具体使用时，需要配合电源管理模块对主板输入DC9～36V宽电压，通过DC9～36V宽电压来使得检测模块中的温度传感器模块、压力传感器模块和差压传感器模块能够适用于不同的应用环境。流量计采用多路高分辨率24位模数转换器采集相应数据。配合检测模块监测实时压力数据，压力差数据和温度数据。密度计模块能够接入RS485接口MODBUS协议的含水仪，并在显示屏上显示。并且能够进行修正含水仪数据。

最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，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。