[發明專利]一種液體體積測量系統及方法

有效

• 申請號: 201710026721.3
• 申請日: 2017-01-14
• 公開（公告）號: CN106706063B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 郝麗梅;閆小樂;龐紹芳
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01F22/00
• 分類號: G01F22/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 潘宏偉

本發明提供了一種液體體積測量系統及方法，涉及液體體積測量技術領域，在波導管中安裝一個單開孔空心球，將待測液體通過圓孔注入單開孔空心球內部后，通過測量諧振頻率即可計算得到待測液體的體積，采用了模塊化的設計，結構簡單，設計新穎合理，實現方便，可以有效提高液體體積測量的可靠性；同時可以測量多個不同液體體積，降低了檢測成本，減少了工作人員的勞動強度，提高了檢測效率，且能獲得更加準確的檢測數據；還適合于各種液體體積測量，實用性強，推廣應用價值高。

技術領域

本發明涉及液體體積測量技術領域，特別涉及一種液體體積測量系統及方法。

背景技術

近年來，隨著工業以及實驗室對液體體積計量設備日益增長的需要，新的技術被不斷開發出來。例如，申請日為2010年1月14日，申請號為201010031354.4的中國發明專利公開了一種微量液體體積測量的方法及裝置，利用微量液體的導電性測量液體的體積，其特征是液體必須以一定速度流過測量裝置。但是對于不導電的液體，需要額外添加導電離子，增加使用難度，并且容易造成試樣的失效。申請日為2015年4月24日，申請號為201520255520.7的中國發明專利公開了一種基于CCD線陣液體體積測量裝置，通過液體光學成像的尺寸測量從而獲得液體的體積值，其液體體積測量精度受限于光學調焦精度以及CCD線陣的分辨率。2016年4月出版的《包裝工程》中的“軟包裝液體體積測量技術”一文中，呂海峰等人提出了一種基于Helmholtz共振器理論的聲學裝置實現液體體積的測量，該裝置僅適用于液體的軟包裝領域。

發明內容

本發明實施例提供了一種液體體積測量系統及方法，用以解決現有技術中存在的問題。

一種液體體積測量系統，包括波導管，所述波導管兩端分別安裝有平面波揚聲器和麥克風，所述波導管內部還安裝有單開孔空心球，所述單開孔空心球表面具有一個圓孔；所述平面波揚聲器的輸入端與功率放大器的輸出端連接，所述功率放大器的輸入端與波形發生器的輸出端連接，所述波形發生器的輸入端連接至計算機的USB接口，所述麥克風的輸出端與數據采集卡的輸入端連接，所述數據采集卡的輸出端連接至所述計算機的另一USB接口；

所述計算機包括信號發生模塊和數據處理模塊；

所述信號發生模塊用于產生最小的掃描頻率點指令數據幀，并將該掃描頻率點指令數據幀通過USB接口發送至所述波形發生器，所述波形發生器接收到該掃描頻率點指令數據幀后提取掃描頻率點指令數據幀中的掃描頻率數據，以該掃描頻率數據產生正弦波信號；并將該正弦波信號輸入到所述功率放大器，所述功率放大器使用放大后的信號驅動所述平面波揚聲器發聲；

所述數據處理模塊用于通過所述計算機的USB接口向所述數據采集卡發送數據采集指令幀，所述數據采集卡接收到該數據采集指令幀后以默認采樣頻率進行數據采集；所述數據采集卡將獲取的數據通過USB接口傳輸到所述數據處理模塊，所述數據處理模塊將采集到的數據進行保存；所述數據處理模塊依次調出掃描頻率點對應的采集數據，并從中找出各頻率點對應的最大值，然后在這些最大值中查找出最小值，該最小值所對應的掃描頻率點即為諧振頻率，將諧振頻率帶入公式算出液體體積；

其中，C_A為所述單開孔空心球內部空氣和液體的聲容，V為所述單開孔空心球的內部體積，ρ為待測液體的密度，c為待測液體中的聲速，V_y為待測液體的體積，ρ₀為空氣密度，c₀為空氣中的聲速，考慮所述單開孔空心球表面的圓孔兩端修正的情況，所述圓孔的有效長度為：

其中，R_o為所述單開孔空心球110的外徑，a為所述圓孔的半徑，R_i為所述單開孔空心球的內徑，所述圓孔的聲感為：

根據諧振電路規律，所述單開孔空心球的諧振頻率為：