高精度体积测量装置的制作方法

本实用新型涉及高精度体积测量装置，属于体积测量技术领域。

背景技术：

准确测量液体样品的液位对于确定样品体积至关重要，而液体样品体积的测量对于确定样品质量和浓度具有重要意义。现有技术中，测量液体体积一般通过容器，如量筒、量杯或容量瓶来测量，通过阅读这些容器上的刻度测量容器内液体的体积，然而，当量表的精度受限时它们仅适用于近似测量；此外，这些容器必须放置在均匀的水平面上以便准确测量体积，当容器倾斜角度时，液面在倾斜方向上较深，测量有较大偏差，而肉眼难以分辨，这种传统容器测量液体体积的方法不适用于浮船或在复杂的地形，如船舶或浮船、丘陵或山区。而现有的低成本(小于三千元)非接触式体积测量设备的精确度通常为毫米级别，而且容易受到摆放位置、被测物品等因素的影响导致测量结果受到影响。如：红外线非接触式测量装置在测量透光率较高的液体时，误差较大；激光非接触式测量装置在测量易燃的液体的容易带来火灾。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有液体体积测量设备存在的上述缺陷，提出了一种高精度体积测量装置，通过超声波传感器测量液体样品液位进而测量其体积，通过陀螺稳定器，保持水平和稳定，解决了测量装置因摆放位置不佳或者在不平稳的环境中测量导致测量误差大的问题。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种高精度体积测量装置，包括支撑基础，支撑基础上设有陀螺稳定器，支撑基础的内部形成一个上部开口的容纳空间，所述容纳空间内设有容器Ⅰ，容器Ⅰ内设有用于盛放液体样品的容器Ⅱ，容器Ⅰ上方设有传感器支架，容器Ⅱ的上部伸入传感器支架内，并与传感器支架连接，传感器支架上设有液位传感装置，液位传感装置用于测量容器Ⅱ内液体样品到液位传感装置的距离。

进一步地，陀螺仪稳定器通过轴承与支撑基础连接。

进一步地，传感器支架上方设有密封盖，可使传感器支架和容器Ⅱ形成的空间为密闭空间，密封盖一侧与传感器支架连接，用于打开或关闭密闭空间。

进一步地，液位传感装置为超声波传感器，包括超声波发射器、超声波接收器、驱动模块、信号处理模块、ADC转换模块、中央处理模块、DAC转换模块和电源模块；超声波发射器依次通过驱动模块和ADC转换模块与中央处理模块连接，超声波接收器通过信号处理模块与中央处理模块连接，中央处理模块的输出端口连接DAC转换模块，电源模块分别为超声波发射器、超声波接收器、驱动模块、信号处理模块、ADC转换模块、中央处理模块和DAC转换模块供电。

进一步地，液位传感装置设置在密封盖上。

进一步地，传感器支架为方体、圆柱体或倒置的圆台。

进一步地，传感器支架内设有用于支撑容器Ⅱ的支撑体。

进一步地，容器Ⅱ顶部设有外沿，外沿与支撑体连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型所述的高精度体积测量装置，设置有校准的超声波传感器和陀螺稳定器，精度高，可测透光率高或易燃性高的液体容量；陀螺稳定器的设置解决了因体积测量装置摆放位置不佳或者在不平稳的环境中测量而导致的测量误差大的问题，应用广泛；

(2)本实用新型所述的高精度体积测量装置，使用过程中不干预被测液体样品，测量过程操作简单，对操作人员操作水平要求低，可快速重复使用，同时密封设置对操作人员和环境友好；

(3)本实用新型所述的高精度体积测量装置，结构简单，制造方便，成本低，精度高，受测量环境影响低。

附图说明

图1是具体实施方式的结构示意图。

图2(a)是支撑体横截面示意图之一；

图2(b)是支撑体横截面示意图之二；

图3是超声波传感器的原理图。

图中：1、液位传感装置；2、传感器支架；3、陀螺稳定器；4、容器Ⅰ；5、容器Ⅱ；6、液体样品；7、轴承；8、支撑基础；9、支撑体。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和具体实例，对本实用新型提出的高精度体积测量装置进行进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型所述的高精度体积测量装置，如图1所示，包括支撑基础8，支撑基础8上设有陀螺稳定器3，陀螺仪稳定器通过轴承7与支撑基础8连接；支撑基础8的内部形成一个上部开口的容纳空间，所述容纳空间内设有容器Ⅰ4，容器Ⅰ4上方设有传感器支架2，容器Ⅰ4内设有用于盛放液体样品6的容器Ⅱ5，容器Ⅱ5的上部伸入传感器支架2内，其外沿与传感器支架2内的支撑体9连接，还包括可打开或者关闭的密封盖，密封盖一侧与传感器支架2的顶部连接，密封盖关闭使传感器支架2、支撑体9和容器Ⅱ5形成的空间为密闭空间，密封盖上设有液位传感装置1，用于测量容器Ⅱ5内液体样品6到超声波传感器1的距离，容器Ⅱ5底部到液位传感装置1距离与容器Ⅱ5内液体样品6到液位传感装1的距离之差再与容器Ⅱ5的横截面相乘即可得到待测液体样品6的体积，液位传感装1连接密封盖上的控制显示屏，控制显示屏用于将超声波传感器1测量的液体样品6的液位转换为液体样品6体积并显示到控制显示屏上。

陀螺稳定器3的设置使本实用新型的体积测量装置保持水平和稳定，解决了因摆放位置不佳或者在不平稳的环境中测量导致测量误差大的问题，如在船舶或浮船、丘陵或山区上测量液体样品6的体积。超声波传感器1经过校准安装在密封盖上，其精度可达到3μm，广泛用于各种液体的液位测量。测量过程中通过密封盖密封，不仅不受环境影响，而且即使测量有毒有害液体对操作人员也不会造成伤害。

传感器支架2为方体、圆柱体或倒置的圆台，相应地，传感器支架2为方体时，用于支撑容器Ⅱ5的支撑体9的横截面如图2(a)所示，传感器支架2为圆柱体或倒置的圆台时，支撑体9的横截面为圆环，如图2(b)所示。

液位传感装置为超声波传感器，如图3所示，包括超声波发射器、超声波接收器、驱动模块、信号处理模块、ADC转换模块、中央处理模块、DAC转换模块和电源模块；超声波发射器依次通过驱动模块和ADC转换模块与中央处理模块连接，超声波接收器通过信号处理模块与中央处理模块连接，超声波接收器设置在容器Ⅱ的底部，中央处理模块的输出端口分别连接DAC转换模块和控制显示屏，电源模块分别为超声波发射器、超声波接收器、驱动模块、信号处理模块、ADC转换模块、中央处理模块和DAC转换模块供电；其中：ADC转换模块采用 ADS1256高精度ADC采集卡，DAC转换模块采用DAC芯片，中央处理模块采用STM32F系列单片机。