二等金属量器测量与读数系统的制作方法

本实用新型涉及高精度计量技术领域，特别涉及一种二等金属量器测量与读数系统。

背景技术：

现有的二等金属测量器通常采用在计量颈处，直接设置连通器，并在连通器上黏贴标尺，通过目测连通器中液面最低处所在的刻度线直接读数，在实际的二等金属量器对体积管等标定设备的检定过程中，为获得准确的结果，以及减少检定流程的不可确定因素影响，检定过程需要通过增加检定次数获得被检设备的平均精度，因而，人工读数的准确性和检定的消耗时间就成为计量过程中的关键因素，进一步在常用的测量器中由于外界温度的变化会影响待测量液体膨胀或者冷缩，因此会影响测量的精度。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供一种二等金属量器测量与读数系统，包括玻璃连通器、读数装置；还包括校准装置；所述读数装置包括标尺结构支架和浮子，所述标尺结构支架上刻有标尺，所述标尺两端设有弧形卡箍，所述弧形卡箍锁紧玻璃连通器；所述玻璃连通器中部空腔内设有浮子，所述玻璃连通器的底部相对的侧壁上固定设置超声波密度传感器；所述超声波密度传感器连接校准装置。

在上述实施例任意一项中优选的，所述浮子采用轻质高密度防水的聚乙烯塑料注塑而成。

在上述实施例任意一项中优选的，所述浮子的边缘薄中间厚，浮子中部设有通孔，密度均匀，沿玻璃连通器中间轴线上下运动。

在上述实施例任意一项中优选的，所述超声波密度传感器包括发射端和接收端，所述发射端和接收端通过防水粘结粘合剂固定设置在玻璃连通器的侧壁上。

在上述实施例任意一项中优选的，校准装置还包括与AD转换电路、MCU控制器；所述AD转换电路的输入端与超声波传感器的接收端相连接，所述AD转换电路的输出端MCU控制器的IO接口相连接，所述MCU控制器的输出端连接超声波传感器的发射端。

在上述实施例任意一项中优选的，所述AD转换电路包括AD转换芯片和温度补偿电路，所述AD转换芯片的型号为AD590；所述温度补偿电路包括温敏电阻、第一电阻和钳位二极管；所述温敏电阻的一端连接3.3V电压源，所述温敏电阻的另一端连接第一电阻的一端，同时连接AD转换芯片的正向输入管脚；所述第一电阻的另一端接地；所述AD转换芯片的输出端连接MCU控制器。

在上述实施例任意一项中优选的，MCU控制器包括主控芯片和计数芯片；所述主控芯片的型号为STM32F103C8，所述计数芯片的型号为CY8C29666；所述主控芯片的时钟管脚连接第一时钟电路，所述计数芯片连接第二时钟电路。

在上述实施例任意一项中优选的，第一时钟电路包括晶振、第一电容和第二电容；所述晶振的一端连接主控芯片的第一时钟管脚，同时连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地；所述晶振的另一端连接主控芯片的第二时钟管脚，同时连接第二电容的一端，所述第二电容的另一端接地。

在上述实施例任意一项中优选的，所述第二时钟电路采用型号为DS1302的时钟芯片。

在上述实施例任意一项中优选的，其特征在于，所述玻璃连通器的顶端还设有硅胶封盖。

根据本实用新型实施例提供的一种二等金属量器测量与读数系统，相比于现有的二等金属量器至少具有以下优点：

1、在玻璃连通器的外壁上锁紧标尺结构支架，利用在玻璃连通器中放置的浮子，将浮子设置为边缘薄，中间厚的类似箭头的结构，利用浮子浮在液面上，实现自动指示连通器液面刻度，避免人工目测液面最低处造成的读数误差。

2、通过设置超声波密度传感器和MCU控制器的电路结合，利用超声波密度传感器实现自动检测待测量液体的密度，进而对读数进行校准；超声波密度传感器的接收端连接AD转换电路，并在AD转换电路中设置温度补偿电路，实时采集传感器所在环境温度，避免温度漂移造成传感器检测结果出现误差。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例提供的一种二等金属量器测量与读数系统的结构示意图；

图1(a)为本实用新型实施例提供的一种二等金属量器测量与读数系统的另一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种二等金属量器测量与读数系统中的温度补偿电路的电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的一种二等金属量器测量与读数系统的MCU控制器的电路原理图；

图中:1、标尺结构支架；2、玻璃连通器；101、弧形卡箍；102、浮子；301、超声波密度传感器；

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型实施例的一种二等金属量器测量与读数系统，包括玻璃连通器2、读数装置；还包括校准装置；所述读数装置包括标尺结构支架1和浮子102，所述标尺结构支架1上刻有标尺，所述标尺两端设有弧形卡箍101，所述弧形卡箍101锁紧玻璃连通器2；所述玻璃连通器2中部空腔内设有浮子102，所述玻璃连通器2的底部相对的侧壁上固定设置超声波密度传感器301；所述超声波密度传感器301连接校准装置。为防止量器中的液体过多溢出，所述玻璃连通器2的顶端还设有硅胶封盖。

本实施例，超声波密度传感器301包括发射端和接收端，所述发射端和接收端通过防水粘结粘合剂固定设置在玻璃连通器2的侧壁上。具体为，在玻璃连通器的底部相对的侧壁上开设通孔，将超声波密度传感器放在通孔中，用防水粘结粘合剂，将发射端和接收端用防水粘合剂粘合在玻璃连通器的侧壁上；金属量器盛放待测量液体时，将标尺结构支架1的两端的弧形卡箍101打开，将弧形卡箍101套接在玻璃连通器2上，玻璃连通器2内部放置浮子102，其中，浮子102采用轻质高密度防水的聚乙烯塑料注塑而成。浮子102的边缘薄中间厚，浮子102中部设有通孔，密度均匀，沿玻璃连通器2中间轴线上下运动。

当液体进入玻璃连通器后，浮子受到液体的浮力向上运动，当浮子停止运动时，由于浮子的结构类似箭头，因此，浮子边缘指示到标尺的刻度，即为所测量的液体的读数，避免了传统读数时，需要调整人眼平时液面最低处等复杂操作。

如图1(a)所示，在本实用新型的另一个实施例中，为了读数准确和方便将标尺结构支架1设置在玻璃连通器2的后部，因此浮子直接指示在标尺的刻度上。

本申请在读数完成后，利用超声波密度传感器对读数进行校准，校准装置包括与AD转换电路、MCU控制器；所述AD转换电路的输入端与超声波传感器的接收端相连接，所述AD转换电路的输出端MCU控制器的IO接口相连接，所述MCU控制器的输出端连接超声波传感器的发射端。因为超声波在液体中传播时，其声速与液体的密度之间遵从下面的关系式：

式中C是超声波在液体中传播的速度；ρ为液体的密度；K为压缩系数。对于特定的液体，其压缩系数K是常数，只要测得超声波在液体中的传播速度，就可以计算出液体的密度。而速度的测量则可由超声波在液体中所经过的声程以及传播时间所决定。

因此，采用超声波密度传感器的发射端发射超声波，该超声波在待测液体中传播后，由接收端接收，接收端将接收的超声波信号发送至校准装置的AD转换电路，AD转换电路包括AD转换芯片，所述AD转换芯片的型号为AD590的高精度模数转换芯片；AD转换电路对超声波信号进行模数转换，并将转换后的超声波数字信号发送至MCU控制器，MCU控制器对接收到的超声波数字信号进行计数，并控制发射端再次发射超声波信号。MCU控制器选用的STM32F103C8具有串口通信电路，通过串口通信电路连接上位机，根据发射端发出超声波信号的时间与接收端接收到超声波信号的时间差，以及发射端和接收端的距离，即可测算该液体的密度，用户可以利用得出的液体密度和输入至金属量器的液体的重量或者流量，校验液体的体积，是否与利用连通器刻度所读取的读数一致。

如图2所示，需要说明的是，本实用新型的另一个实施例对上述实施例中的AD转换电路进行扩展，为了避免传感器因为温度环境变化产生温度漂移误差，因此在AD转换电路中设置温度补偿电路，温度补偿电路包括温敏电阻RT、第一电阻R40和钳位二极管VD1；所述温敏电阻RT的一端连接3.3V电压源，温敏电阻RT的另一端连接第一电阻R40的一端，同时连接AD转换芯片的正向输入管脚IN+；所述第一电阻R40的另一端接地；所述AD转换芯片的输出端连接MCU控制器。一般情况下，MCU控制器采集的AD转换芯片IN-管脚为低电平，当温度变化时，温敏电阻RT随温度升高，阻值减小，电阻R40阻值不变，AD转换芯片的IN+管脚由低电平变为高电平，IN-管脚和IN+管脚电平反转，此时MCU控制器采集的AD转换芯片IN-管脚为高电平，此时温度较高因此温漂差距较大，需要进行误差修正。

如图3所示，MCU控制器包括主控芯片和计数芯片；主控芯片的型号为STM32F103C8，计数芯片的型号为CY8C29666；主控芯片的时钟管脚连接第一时钟电路，计数芯片连接第二时钟电路。第一时钟电路包括晶振Y1、第一电容C1和第二电容C2；所述晶振的一端连接主控芯片的第一时钟管脚，同时连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地；所述晶振的另一端连接主控芯片的第二时钟管脚，同时连接第二电容的一端，所述第二电容的另一端接地。所述第二时钟电路采用型号为DS1302的时钟芯片。为保证超声波传感器的接收和发送时间，能够精确计数，单独在MCU控制器中设置单独的计数芯片，对主控芯片和计数芯片分别采用单独的时钟电路。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。