CN111947027B - 低温液化气体液位测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于低温液化气体技术领域，尤其涉及一种低温液化气体液位测量方法，包括以下步骤：提供安装杆和多个温度传感器，将多个温度传感器由下至上依次安装于安装杆的外壁；握住安装杆的上端，将安装杆与低温液化气体液面相垂直的安装在低温液化气体中，静置一段时间，使安装杆和低温液化气体的液面保持相对稳定；每一温度传感器将测量到的温度数值输送于显示处理器，显示处理器计算得出相邻两温度传感器的温差数值；利用低温液化气体在气、液两种状态下存在的温差，及温度分别在气相空间和液相空间温度变化的规律，找出温差数值及温度变化发生突变的数值，根据温度变化突变处的温度传感器所标定的高度判断出低温液化气体的液面高度，测量精确高。
Description
技术领域
本发明属于低温液化气体技术领域，尤其涉及一种低温液化气体液位测量方法。
背景技术
低温液位传感器用于测量低温液体如液氮的液位高度，在低温测试中有着重要的作用，是保证科研试验和工业生产等过程正常进行必不可少的仪器。
目前，用于测量低温液体液位的方法有很多，主要包括热振荡法、超导线法、电阻法、二极管法和电容法等等。上述所有方法中，均是利用低温液体内、外的导电特性或导热特性或电阻、电容特性的差异来达到判断液位高度的目的，其缺陷在于：由于液体临界面的两侧的上述各特性差异有限，所以无论怎么改变传感器本身，在液位测量精度方面都很难有更大的突破。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温液化气体液位测量方法，旨在解决现有技术中用于测量低温液体液位的方法存在一定局限，无法进一步提升液位测量精度的技术问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供的一种低温液化气体液位测量方法，包括以下步骤：
S100：提供安装杆和多个温度传感器，将多个所述温度传感器由下至上依次安装于所述安装杆上；
S200：提供显示处理器，用于处理并显示多个所述温度传感器传输来的数据；
S300：握住所述安装杆的上端，将所述安装杆与低温液化气体液面相垂直的安装在低温液化气体中；
S400：静置一段时间，使所述安装杆和低温液化气体的液面保持相对稳定；
S500：将多个所述温度传感器和所述显示处理器接通电源，每一所述温度传感器将测量到的温度数值输送于所述显示处理器，得出相邻两所述温度传感器的温差数值；利用低温液化气体在气、液两种状态下存在的温差，及温度分别在气相空间和液相空间温度变化的规律，找出温差数值及温度变化发生突变的数值，根据温度变化突变处的温度传感器所标定的高度判断出低温液化气体的液面高度。
可选地，在所述步骤S300中，将所述安装杆沿垂直于温液化气体的液面的方向，放置于低温液化气体中，且所述安装杆的下端伸直低温绝热气瓶的瓶底。
可选地，在所述步骤S300中，所述静置一段时间为5s～20s。
可选地，在所述步骤S100中，所述温度传感器的安装座设有安装板，将多个所述温度传感器的安装板由下至上依次螺旋安装于所述安装杆的外壁，相邻两温度传感器的检测端之间存在纵向间距和径向间距。
可选地，在所述步骤S100中，还提供多个调节组件，每一所述调节组件对应一所述温度传感器；所述调节组件包括螺栓和螺母；所述安装杆为空心杆，所述安装杆的外壁贯穿设有纵向分布的数个条形槽，每一所述条形槽对应一所述温度传感器；所述安装板上贯穿设有安装孔；
先将所述螺栓的螺杆活动连接于所述条形槽，使所述螺栓的螺帽被所述条形槽限位于所述安装杆内，再将所述安装孔套接于所述螺栓的螺杆上，然后将所述螺母螺纹连接于所述螺栓的螺杆，最后拧紧所述螺母，将所述安装板固定于所述螺栓上。
可选地，在所述步骤S100中，所述安装杆的外壁在所述条形槽的顶部或底部开设有缺口，先将所述螺栓的螺帽穿过所述缺口，再将所述螺栓的螺杆活动连接于所述条形槽。
可选地，在所述步骤S100中，所述纵向间距为0mm～10mm。
可选地，在所述步骤S100中，还提供数据接口；每一所述温度传感器均设有一信号传输线；先将数据接口安装于所述安装杆的顶部，再将所述信号传输线穿过所述条形槽沿所述安装杆的内部与所述数据接口电连接；在所述步骤S300中，将所述数据接口通过线缆与所述显示处理器电连接。
可选地，在所述步骤S100中，提供的所述温度传感器为铂电阻温度传感器。
可选地，在所述步骤S100中，还提供瓶口密封件，将所述瓶口密封件安装于所述安装杆的上端。
与现有技术相比，本发明实施例提供的低温液化气体液位测量方法具有如下技术效果之一：握住所述安装杆的上端，将安装杆与低温液化气体液面相垂直的安装在低温液化气体中，并将所述瓶口密封件密封住所述低温绝热气瓶的瓶口；静置一段时间，使安装杆和低温液化气体的液面保持相对稳定；将多个所述温度传感器和所述显示处理器接通电源，每一所述温度传感器将测量到的温度数值输送于所述显示处理器，得出相邻两所述温度传感器的温差数值；利用低温液化气体在气、液两种状态下存在的温差，及温度分别在气相空间和液相空间温度变化的规律，找出温差数值及温度变化发生突变的数值，根据温度变化突变处的温度传感器所标定的高度判断出低温液化气体的液面高度，误差小，测量精确高，使得低温液化气体液位测量精度得到提升；同时结构简单，操作方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的低温液化气体液位测量方法的流程图。
图2为本发明的低温液化气体液位测量方法的结构示意图。
图3为本发明的低温液化气体液位测量方法的局部结构分解示意图。
图4为本发明的低温液化气体液位测量方法的温度传感器的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
安装杆100，数据接口110，条形槽120，缺口130，瓶口密封件140，温度传感器200，检测端210，安装座220，安装板240，调节组件300，螺杆310，螺母311，螺帽312，螺母320。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明中，参照图1和图2，提供一种低温液化气体液位测量方法，包括以下步骤：
S100：提供安装杆100和多个温度传感器200，将多个所述温度传感器200由下至上依次安装于所述安装杆100的外壁上；
S200：提供显示处理器(图未示出)，用于处理并显示多个所述温度传感器200传输来的数据；具体地，多个所述温度传感器200均通过线缆与所述显示处理器电连接；
S300：握住所述安装杆100的上端，将所述安装杆100与低温液化气体液面相垂直的安装在低温液化气体中；
S400：静置一段时间，使所述安装杆100和低温液化气体的液面保持相对稳定，使低温液化气体不晃动；
S500：将多个所述温度传感器200和所述显示处理器接通电源，每一所述温度传感器100将测量到的温度数值输送于所述显示处理器，得出相邻两所述温度传感器200的温差数值；利用低温液化气体在气、液两种状态下存在的温差，及温度分别在气相空间和液相空间温度变化的规律，找出温差数值及温度变化发生突变的数值，根据温度变化突变处的温度传感器200所标定的高度判断出低温液化气体的液面高度，误差小，测量精确高，使得低温液化气体液位测量精度得到提升；同时结构简单，操作方便。
详细说明如下：液化气体的液面处于相邻两所述温度传感器200的检测端210之间的区间内，液化气体的液面处于该区间内的不同位置时，相邻两所述温度传感器200之间的温差数值也会不同，因此，工作人员在测试阶段都会对数值进行收集，即将该区间均匀分成多个点，然后使液化气体的液面分别处于每个点时的位置进行测试，得出该区间各点位置与之对应的相邻两所述温度传感器200之间的温差数值分布表，而温差数值分布表的每个温差竖直又对应所述安装杆100纵向每点的高度数值，上述数据提前记录于显示处理器系统中。因此，在一次测量中，首先得到一组两温度传感器200的温差数值，然后得到其中温差最大的数值，最后对照上述温差数值分布表，就能精确得出液化气体的液位高度。
在所述步骤S300中，参照图1和图2，将安装杆100沿垂直于温液化气体的液面的方向，放置于低温液化气体中，且所述安装杆100的下端伸直低温绝热气瓶的瓶底，确保测量的准确性。
在所述步骤S400中，参照图1和图2，所述静置一段时间为5s～20s，确保低温绝热气瓶内的低温液化气体的液面趋于静止状态，保证温度传感器200能测量所处环境温度。
在所述步骤S100中，参照图1、图3和图4，所述温度传感器200的安装座220设有安装板240，将多个所述温度传感器200的安装板240由下至上依次螺旋安装于所述安装杆100的外壁，相邻两温度传感器200之间存在纵向间距和径向间距。因此，相邻两所述温度传感器200在所述安装杆100纵向空间的安装不会干涉，使得相邻两所述温度传感器200的检测端210之间的纵向距离可以设置在0mm～10mm的范围之内。
在所述步骤S100中，所述纵向间距为0mm～10mm，应用中根据实际需要的测量精度或根据测量的低温液化气体不同，来确定相邻两所述温度传感器200的检测端210之间距离的数值。其中，相邻两所述温度传感器200的检测端210之间的纵向距离越小，受环境因素影响越小，温度传感器200测量误差越小，测量精度越高。操作者可以将相邻两所述温度传感器200的检测端210之间的纵向距离设置很小的数值，从而使得其中一组相邻两所述温度传感器200之间的温差存在明显突变时，能更加精确地得出液化气体的液位高度，测量误差越小，测量精度越高。
参照图1、图3和图4，所述温度传感器200均通过信号传输线与数据接口110电连接。所述数据接口110通过传输线与显示处理器电连接，实现数据传输，使工作人员接线方便。
在所述步骤S100中，参照图1、图3和图4，还提供多个调节组件300，每一所述调节组件300对应一所述温度传感器200设置。所述调节组件300包括螺栓310和螺母320。所述安装杆100为空心杆，所述安装杆100的外壁贯穿设有纵向分布的数个条形槽120，每一所述条形槽120对应一所述温度传感器200；所述安装板140上贯穿设有安装孔。
参照图1、图3和图4，先将所述螺栓310的螺杆311活动连接于所述条形槽120，使所述螺栓300的螺帽312被所述条形槽120限位于所述安装杆100内，再将所述安装板240的安装孔套接于所述螺栓310的螺杆311上，然后将所述螺母320螺纹连接于所述螺栓310的螺杆311，最后拧紧所述螺母320，将所述安装板240固定于所述螺栓310上。具体操作步骤如下：松开所述螺母320，可移动所述安装板240以及螺栓310沿所述条形槽120上移或下移，调节相邻两所述温度传感器200的检测端210之间的纵向距离为设定数值时，拧紧所述螺母320，使温度传感器200的安装座220与安装杆100的外壁抵接，同时螺栓310的螺帽312与安装杆100的内壁抵接，即可固定所述温度传感器200，调节方便，连接稳定。
在所述步骤S100中，参照图1、图3和图4，所述安装杆100的外壁在所述条形槽120的顶部或底部开设有缺口130，先将所述螺栓310的螺帽312穿过所述缺口130，再将所述螺栓310的螺杆311活动连接于所述条形槽120，方便螺栓310的螺帽312穿过所述缺口130，使螺栓310的螺杆311装入所述条形槽120，安装方便。
在所述步骤S100中，参照图1、图3和图4，还提供数据接口110。每一所述温度传感器200均设有一信号传输线(图未示出)；先将数据接口110安装于所述安装杆100的顶部，再将所述信号传输线穿过所述条形槽112沿所述安装杆100的内部与所述数据接口110电连接，避免信号传输线设置于所述安装杆100的外壁出现混乱现象，同时信号传输线设置于安装杆100内部，使得所述低温液化气体液位测量方法的结构紧凑、简洁。在所述步骤S300中，将所述数据接口110通过线缆与所述显示处理器电连接，方便连线。
在所述步骤S100中，提供的所述温度传感器200为铂电阻温度传感器。所述铂电阻温度传感器为成熟的现有技术，铂电阻温度传感器是利用金属铂在温度变化时自身电阻值也随之改变的特性来测量温度的，显示仪表将会指示出铂电阻的电阻值所对应的温度值。同时，铂电阻温度传感器是最精确和最稳定的温度传感器，它的线性度优于热偶和热敏电阻。
参照图3和图4，在所述步骤S100中，还提供瓶口密封件140，将所述瓶口密封件140安装于所述安装杆100的上端。在在所述步骤S300中，握住所述安装杆100的上端，将所述安装杆100与低温液化气体液面相垂直的安装在低温液化气体中，再将将所述瓶口密封件140密封住盛装有低温液化气体的低温绝热气瓶(图未示出)的瓶口，防止低温液化气体扩散至低温液化气体外。所述瓶口密封件140的材质为硅胶或橡胶，通过所述瓶口密封件140堵住低温液体的瓶口，实现瓶口密封，操作方便。
其中，所述显示处理器(图未示出)为成熟的现有技术，故其结构及工作原理本发明在此不进行赘述。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (9)
1.一种低温液化气体液位测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100：提供安装杆和多个温度传感器，将多个所述温度传感器由下至上依次安装于所述安装杆上；还提供多个调节组件，每一所述调节组件对应一所述温度传感器设置；所述调节组件包括螺栓和螺母；所述安装杆为空心杆，所述安装杆的外壁贯穿设有纵向分布的数个条形槽，每一所述条形槽对应一所述温度传感器；所述温度传感器的安装座设有安装板，所述安装板上贯穿设有安装孔；所述安装杆的外壁在所述条形槽的顶部或底部开设有缺口，先将所述螺栓的螺帽穿过所述缺口，再将所述螺栓的螺杆活动连接于所述条形槽；
S200：提供显示处理器，用于处理并显示多个所述温度传感器传输来的数据；
S300：握住所述安装杆的上端，将所述安装杆与低温液化气体液面相垂直的安装在低温液化气体中；
S400：静置一段时间，使所述安装杆和低温液化气体的液面保持相对稳定；
S500：将多个所述温度传感器和所述显示处理器接通电源，每一所述温度传感器将测量到的温度数值输送于所述显示处理器，得出相邻两所述温度传感器的温差数值；利用低温液化气体在气、液两种状态下存在的温差，及温度分别在气相空间和液相空间温度变化的规律，找出温差数值及温度变化发生突变的数值，根据温度变化突变处的温度传感器所标定的高度判断出低温液化气体的液面高度。
2.根据权利要求1所述的低温液化气体液位测量方法，其特征在于：在所述步骤S300中，将所述安装杆沿垂直于温液化气体的液面的方向，放置于低温液化气体中，且所述安装杆的下端伸直低温绝热气瓶的瓶底。
3.根据权利要求1所述的低温液化气体液位测量方法，其特征在于：在所述步骤S300中，所述静置一段时间为5s～20s。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的低温液化气体液位测量方法，其特征在于：在所述步骤S100中，将多个所述温度传感器的安装板由下至上依次螺旋安装于所述安装杆的外壁，相邻两温度传感器的检测端之间存在纵向间距和径向间距。
5.根据权利要求4所述的低温液化气体液位测量方法，其特征在于：在所述步骤S100中，先将所述螺栓的螺杆活动连接于所述条形槽，使所述螺栓的螺帽被所述条形槽限位于所述安装杆内，再将所述安装孔套接于所述螺栓的螺杆上，然后将所述螺母螺纹连接于所述螺栓的螺杆，最后拧紧所述螺母，将所述安装板固定于所述螺栓上。
6.根据权利要求4所述的低温液化气体液位测量方法，其特征在于：在所述步骤S100中，所述纵向间距为0mm～10mm。
7.根据权利要求5所述的低温液化气体液位测量方法，其特征在于：在所述步骤S100中，还提供数据接口；每一所述温度传感器均设有一信号传输线；先将数据接口安装于所述安装杆的顶部，再将所述信号传输线穿过所述条形槽沿所述安装杆的内部与所述数据接口电连接；在所述步骤S300中，将所述数据接口通过线缆与所述显示处理器电连接。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的低温液化气体液位测量方法，其特征在于：在所述步骤S100中，提供的所述温度传感器为铂电阻温度传感器。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的低温液化气体液位测量方法，其特征在于：在所述步骤S100中，还提供瓶口密封件，将所述瓶口密封件安装于所述安装杆的上端。
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