一种油、水、粉、粒等物料体积的测量方法

　　为了测量油罐、水罐、粉罐、粒罐内物料的体积,常采用将压力传感器置于料罐外底部的测量方法。这种方法的基本点为罐及内部物料的全部重量都压在压力传感器上,各测量阈值可以事先编好,且仅与传感器和放大器有关,与测量对象无关。这种方法的一个缺点为测量范围在很大程度上受到压力传感器测量上限的限制,另一个问题是很多情况下甚至不允许将压力传感器置于料罐外底部。为了更经济、简单、有效地测得各物料罐内物料的体积,可在各罐内底部置入一个或多个便宜的静压力传感器,如中科院智能所近期研制开发的厚膜静压力传感器[1]。若物料为油、水等液体,可在油罐、水罐底部设置一个压力传感器,安装方式如图1所示;若物料为粉、粒等固体,由于物料表面不平坦,需在粉罐、粒罐底部装设多个压力传感器,按相加后取平均值的方法求得装载量,安装方式如图2所示。安装压力传感器时应使各传感器的受力面直接受到物料的压力。

　　1　测量电路设计

　　当传感器数量为1时,测量电路如图3所示;当传感器数量多于1时(如共有4个传感器),测量电路如图4所示。压力传感器与多选一模拟开关连接的电路原理图如图5所示。

　　T2构成恒流源,用于压力传感器温度补偿。输出零电压用R2外部调零。结合图5、图4中的测量信号传递过程为:单片机控制4选1模拟开关,使其选中某一压力传感器,该传感器的测量电压值经模拟开关及模拟放大器后,送入A/D转换,转换后的数字量送入单片机的P0口和P1·0~P1·3(共12位)。

　　2　测量方法设计

　　利用计算机将物料罐中压力传感器的输出值与预置的多个装载量阈值比较,取最接近的阈值即为该物料罐的装载量值。该数值经多个8位并入并出寄存器锁存并由多位七段数码管显示。显示程序可参阅文献[2]。

　　设取1000个测量阈值系数K0~K999,各阈值系数的确定方法为:对于装满某种物料的具有特定用途和形状的物料罐,其总装载量M为已知。此时计算机的测得值与系数K999相对应。放出一定体积的物料,如M/100,使测得值与系数K989相对应。再放出M/100体积的物料,使测得值与系数K979相对应。如此反复操作,可得到系数K969、K959等。显然,每次放出的物料越少,测量精度越高。当物料性质或物料罐的结构形状不同时,各系数K0~K999所反映的装载量不同,应采取上述方法重新测定。系数K0~K999由系统开发者确定后拷入E-PROM。

　　当物料罐的结构形状相同、所盛物料性质相同,而仅有所盛物料密度不同时,测量程序中各系数K0~K999相同,不同的仅为物料的密度。显然,物料罐的装载量与物料密度成正比。