[实用新型]超声波激差式液体浓度传感器

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种激差式液体超声波浓度传感器，用于工业生产过程中液体浓度在线适时检测；尤其是能只用一个传感器就能从全溶性液体至悬浮液体全适应在线测量，无须温度补偿，且能智能识别溶液类型和现场联网、远程数据传输的超声浓度传感器。

背景技术：

超声波液体浓度传感器属工业生产领域监测仪器。大量应用于石油钻井、炼油、采矿、采煤、矿道安全、冶炼、制药、卫星发射、环保工程、食品制造、水处理、奶制品业、造纸业、化工、油漆制造、建筑、桥梁浆体制备等工业行业。目前，公知的电磁式、电导式、光纤式、声时浓度计等用于工业在线的浓度测量装置都有相应的缺陷，例如：电磁式、电导式浓度计的液体适应范围极窄，温度变差严重，对液体电导率依赖性极大，不能测量非导电液体；光纤式浓度计只适应全溶性低浓度工况，且液体须无色素而固有色不随化学性质变化；声时浓度计无法对浓度及溶型均在变化的液体进行测量，且上述方法都很难实施温度补偿，致使无法大量普及应用，以至目前绝大多数涉及液体浓度量值测控的工业企业在生产过程中仍采用传统的″取样→质液分离→称重″三步曲。耗时冗长，无法获得适时数据。本传感器采用超声激集差补式设计，是传统在线浓度测量的革命性、开创性进步，它不但只用一个传感器就能从全溶性液体至悬浮性液体全适应在线测量，还无须温度补偿，并且能智能识别溶液类型。传感器后端装有用于数据处理的微处理器，可将适时浓度信号以0~5V，1~5V，4~20Ma，RS485方式输出，能将2~128个超声波液体浓度传感器在现场联网，用一根双绞线传到远程控制中心。其超声激集差补式液体浓度传感器的关键是采用了反射与衍射超声束，同时运行于工况媒质，并采用探速超声管置于传感器本体的中央，两侧分布不同特性的超声纵波传感器，这样设计既隔离了上述声束在附近媒质的空化扰动，又由于内装标准媒质(溶液)的超声管全部置于工况媒质中，形成了与在线工况媒质的温度适时差补，解决了传统浓度测量领域困扰多年的温度补偿繁杂，适应媒质极窄的难题，是一种新型的真正一机多用，媒质宽广的工业在线适时浓度传感器。

据文献捡索：已有的如“超声波乙醇浓度传感器”(酿酒.2003，30(5).-31-33)、“发酵菌体质量超声波浓度传感器”(传感器技术.2002，21(9).-48-50)、(微电子技术.2002，30(3).-17-20)；及专利88218979.4公布的“光电浓度传感器”，主要由半导体发光器件、聚光镜、基准反射镜以及光敏探测器整体密封而成，可将溶液的浓度转换为电信号输出......等均需用庞大的多点实验、多曲线拟合，以提高成本和庞大的工作量来解决有限的温度点补偿，且只能单一溶液在线测量，无法实现一只传感器实现从全溶液体至悬浮液体测量，不能智能识别溶液类型和“溶型”在工况中变化的液体，因此适用范围狭窄。

发明内容

为了克服现有超声波液体浓度传感器很难实施温度补偿，不能智能识别溶液类型，及远程联网在线测量控制。本项目与其他类型研究不同之处(即发明创新要点)是中华人民共和国科技部西南信息中心查新中心(国家一级查新咨询单位)J20050355号科技查新报告：

1)采用“超声波激集差补式”总体设计，多相锁定液体媒质的浓度信息。

2)采用“Fα反射声束的渡越特性”和“Fβ衍射声束衰减特性”作媒质浓度的主体指针。

3)采用超声管的径向纵波特征获取媒质的声阻抗作媒质浓度的窗口鉴别信息。

4)采用“标准媒质超声探速管”隔离空化扰动并实现“温度同源差补”。

5)将上述伺服电路和微处理器嵌入传感器本体，成为数字化超声波浓度传感器。

技术方案

本实用新型提供一种超声激集差补式液体浓度传感器，关键是采用了反射与衍射超声束，同时运行于工况媒质，并采用探速超声管置于传感器本体的中央，两侧分布不同特性的超声纵波传感器，这样设计既隔离了上述声束在附件媒质的空化扰动，又由于内装标准媒质(溶液)的超声管全部置于工况媒质中，形成了与在线工况媒质的温度适时补偿繁杂，适用媒质极窄的难题，是一种新型的真正的一机多用媒质宽广的工业在线适时浓度传感器。该传感器的创新性处于国内领先地位。