[发明专利]一种实现大范围浓度测量的超声波浓度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体物料浓度测量装置，特别涉及一种可实现大范围浓度测量的超声波浓度测量装置，适用于水利、环保、市政、电力、化工、食品、制药等领域的各种固形物含量的浓度在线测量或在线监测。

背景技术

在水利、环保等部门，需要监测河流、渠道或涵管中的泥沙含量、固体状排放物的浓度等；在化工、食品等行业，需要对许多生产流程中的固形物含量进行实时测量。所以，日常生活中很多场合都需要使用浓度测量装置。目前使用的浓度测量方法有取样称重法、超声波法、γ射线法、光电法、振动法仪器等。由于，取样称重法不适合于实时浓度监测，一般只能在试验室使用，或用于其它浓度测量仪器的率定。而市场上常见的浓度测量仪器有光电（红外线）浓度仪、超声波浓度仪和γ射线浓度仪，其中超声波浓度仪在性能稳定性、操作便利性与使用安全性方面相对较好，应用较多。但超声波浓度仪是利用超声波信号在悬浮物介质中传输产生幅度衰减的原理实现测量的，其测量精度与测量重复性只是在较高浓度时得到保障，而在低浓度时测量误差扩大，所以超声波浓度仪在实际使用中也受到很大的限制。因此，为了进一步拓展超声波浓度仪的使用范围，必须对现有的浓度测量装置进行必要的改进，在发挥超声波浓度仪原有优势的基础上，全面提高从低浓度至高浓度的全范围浓度测量精度。

发明内容

本发明的目的是提出一种超声波浓度测量装置，该装置能够从低浓度至高浓度的全范围内实现固形物浓度的高精度测量，满足实际使用的要求。

本发明的技术方案如下：

一种实现大范围浓度测量的超声波浓度测量装置，含有来流接口、主流管、第一流量传感器、换向阀、第一超声波浓度传感器、旁路管、固液分离装置、第二流量传感器、第二超声波浓度传感器以及出流接口；所述的来流接口、第一流量传感器、换向阀和第一超声波浓度传感器由上至下依次设置在主流管上；旁路管的两端分别与换向阀和固液分离装置的入口连接；在固液分离装置的顶部设有溢流管，在固液分离装置的底部设有沉沙管；所述的第二流量传感器设置在溢流管上，所述的第二超声波浓度传感器设置在沉沙管上；所述的溢流管和沉沙管通过汇流管与主流管连通。

本发明的另一技术特征是：所述的固液分离装置包括直管段和锥形管段两部分，在直管段内设有旋流器，该旋流器的切向入口与旁路管连接。

本发明的又一技术特征是：所述的超声波浓度测量装置还包括外壳，所述的来流接口和出流接口设置在外壳的外部，其余部件设置在外壳内。

本发明的技术特征还在于：在来流接口上设有延长管、泵和附加接口。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及技术效果：①可实现从低浓度至高浓度的大范围固形物浓度测量。在一般浓度范围内，待测混合物依次通过来流接口、主流管、第一流量传感器、换向阀、第一超声波浓度传感器以及出流接口，由第一超声波浓度传感器进行固形物的浓度测量；当流动中固形物含量较低时，可由换向阀将混合物流动切换至旁路管。待测混合物通过旋流器的分离作用，使得密度较大的固形物集中流过沉沙管，并由第二超声波浓度传感器测量固形物的浓度。其余的流体进入设置在固液分离装置的顶部的溢流管，其流量由第二流量传感器测出。进而经过运算，可求得来流中固形物的浓度。②本发明的测量装置在来流接口前设有泵。该泵可以为低浓度测量时旋流器工作提供必要的压力，实现固形物的旋流分离。所以本发明也适用于低压或无压的涵管、明渠、河面等场合的浓度测量。这样既扩大了该测量装置的应用范围，也保证了浓度测量的精度。当本发明的测量装置用于有压管道等场合时，可以拆除延长管、泵和附加接口，使得测量装置更加轻便。③根据待测流动中固形物的尺寸，直管、沉沙管和溢流口的直径，以及锥形管的锥度可相应调整，满足不同大小固形物分离的要求，这样进一步扩展了本发明的浓度测量范围。④浓度测量的第一通道和浓度测量的第二通道之外部设有外壳，这样便于将本发明的关键测量部件集中布置，并封装成一体式测量仪器，使得浓度测量更加便利、快捷。⑤本发明的浓度测量装置设有外壳，除了来流接口和出流接口位于外壳的外部，其余部件均设置在外壳的内部。尤其是管道和传感器垂直或接近垂直安装在外壳之内。这样一方面可以保证流动的均匀性和测量的稳定性，也可以减轻流动中固形物对传感器和主要管道的材料磨损，有利于提高测量装置的使用寿命。⑥本发明完全采样物理方法实现宽广浓度范围的高精度测量，对待测流体没有影响，也不会对环境造成污染。