便携式油料密度测试仪的设计

    在许多场合下,尤其是石油测量领域,都要求快速准确地测量液体的密度参数,但现有的测量手段、设备以及能达到的精度远远不能满足需要。

    目前测量液体密度的方法主要有静态测量和动态测量两种方式。静态测量方式的结构比较简单,费用较低,通常采用浮子式密度计测量液体的密度,这种测量手段靠视觉读数,精度较低,并且不能实现在线测量。

    随着科技的不断发展,各行业对动态密度测量的要求越来越高。目前实现动态测量的方法主要是依靠振动式密度计、放射性同位素密度计、超声波声速式密度计,其主要缺点是测量精度较低,响应较慢,性价比不高等,给科学研究和实际应用带来了很大的困难[1]。随着微处理器和大规模集成电路的迅速发展,越来越多的传统测量方法被数字化测量方法所取代。本文介绍了一种利用数字测量原理来测量油料密度的便携式测试仪,它可以有效地提高测试精度和可靠性,实现测量数据的储存和实时显示,并且具有一定的人机交互功能,在实际工程中有较高的应用价值。

    1　测量原理

    油料的密度参数在油位、体积、重量相互换算中起着重要作用。环境温度的变化对密度值有着较大的影响,而两者之间又是一种非线性的关系。传统的检测方式是通过温度来修正相对密度参量,因此环境温度的变化对系统计量精度的提高将产生严重影响。

    本设计利用计算机技术、传感器技术和数字信号处理技术设计了一个便携式的密度测量仪,用于油罐车、油库等场合油料密度的在线测量。其测量示意图如图1所示。

    当需要进行密度测量时,将测量仪与采集部分的压力传感器相连,再将电磁阀1与电磁阀2同时打开,待溢流管油料溢出后关闭电磁阀2,此时压力传感器取样信号为取样管内压力信号p1。设取样管的高度为1 m,1 m水柱的压力值为p2,则油料的相对密度:

    d=p₁/p₂

    即通过对取样管内压力值的测量实现对油罐车、油库等场合的油料相对密度的测量。

    本次测量结束后,关闭电磁阀1,打开电磁阀2,压力传感器转为正常检测油罐压力。

    2　硬件电路结构

    测量仪器的基本功能是对被测量物理参数进行实时测量,通过信号变换电路将采样信号变换成一定的标准信号,再将它进行记录、显示。

    根据电路实现的功能不同,该测试仪主要由以下几个模块构成。

    1)处理器:处理器是测试仪的核心部分,它通过对液晶显示屏接口电路模块、打印机接口电路模块的控制可完成相应的数据输出功能,通过与键盘接口电路的数据交换可完成接收键盘信息的功能;同时它还是实现软件功能的基础平台。