[发明专利]一种基于浮力的定向测量装置及其定向测量方法

说明书

本发明涉及一种基于浮力的定向测量装置及其定向测量方法。定向测量装置包括：第一球体、第二球体和距离传感器。第一球体的密度小于待测量液体中任意一种液态纯净物的密度。第二球体的密度大于待测量液体中任意一种液态纯净物的密度。第一球体与第二球体可拆卸式连接。距离传感器安装在第一球体或第二球体内，用于探测其自身与待检测的混合液体的液面或底面的间距。定向测量装置的整体密度处于两种液态纯净物的密度之间并趋近于待测的液态纯净物的密度。本发明的定向测量装置放置在由两种不相溶的液态纯净物形成的混合液体中，自动沉降至与其密度相同或接近的液体位置，进而实时测量相应的液态纯净物层的深度，具有实时性强、测量精度高的特点。

技术领域

本发明涉及一种定向测量装置，特别是涉及一种基于浮力的定向测量装置、一种基于浮力的定向测量方法。

背景技术

两种不相容的液态纯净物（如水与油、苯类、液态烃等）在相互混合后，短时间难以直接分离出来。以油水混合液体为例，由于水和油的密度、沸点均不相同，可以采用离心法、沉降法、蒸馏法、膜分离法、气浮法等进行油水分离。其中，采用沉降法进行油水分离广泛应用在含油污水的处理中。

由两种密度不同且互不相溶的液态纯净物形成的混合液体，可以通过静置分层（沉降法）实现两种液态纯净物的分离。在此过程中，混合液体先分为自上而下的低密度液态纯净物层、混合层以及高密度液态纯净物层，最后完全分离形成上下两层液态纯净物层。其中，低密度液态纯净物层的深度和高密度液态纯净物层的深度难以实时监测。在非透明的容器中，仅能通过人工测量获取低密度液态纯净物层的深度，进而通过吸取或排放达到两种液态纯净物分离的目的。然而，人工测量不具备实时性，且测量精度低，难以实现两种液态纯净物的精确分离。

发明内容

基于此，有必要针对现有的两种密度不同且互不相溶的液态纯净物的混合物在静置分层的过程中，单层的液态纯净物深度难以实时精确测量的问题，提供一种基于浮力的定向测量装置及其定向测量方法。

本发明通过以下技术方案实现：一种基于浮力的定向测量装置包括：第一球体、第二球体、距离传感器、通信装置、内壳和透明外盖。第一球体为空心球体，且第一球体的密度小于待测量液体中密度最小的液态纯净物的密度。第二球体为实心球体，且第二球体的密度大于待测量液体中密度最大的液态纯净物的密度。第一球体与第二球体可拆卸式连接，以使第一球体与第二球体的整体重心位于第二球体内，且该重心位于第一球体的球心和第二球体的球心所在的直线上。距离传感器安装在第一球体内或第二球体内，距离传感器的探测端背向第一球体的球心与第二球体的球心。距离传感器用于实时探测其自身与待检测的混合液体的液面或底面的间距。定向测量装置的整体密度ρ_e满足条件：

其中，μ为在混合液体中待测量液体分层后另一液体的最大百分比，ρ_m为待测量液体的密度，ρ_a为混合液体中另一液体的密度。

上述定向测量装置放置在由两种密度不同且互不相溶的液态纯净物形成的混合液体中时，在重力作用下，混合液体根据液态纯净物的密度自然分层，其中密度较大的液态纯净物处于最下层，密度较小的液态纯净物处于最上层，两种液态纯净物的混合层处于中间层。当测量密度较小的液态纯净物时，选择整体密度接近最上层纯净物密度的定向测量装置，并使距离传感器竖直向上，进而根据距离传感器测量其自身与液面的间距得到最上层液态纯净物的深度。当测量密度较大的液态纯净物时，选择整体密度接近最下层纯净物密度的定向测量装置，并使距离传感器竖直向下，进而根据距离传感器测量其自身与液面的间距得到最下层液态纯净物的深度。上述定向测量装置可以在混合液体分层过程中，实时测量相应的液态纯净物的深度，具有实时性强、测量精度高的特点，解决现有混合液体中分层液体深度难以实时测量的问题。

在其中一个实施例中，通信装置安装在第一球体或第二球体内。通信装置与距离传感器连通，用于传输距离传感器探测的距离信号，以便于对距离传感器实时采集的间距数据进行记录。