一种基于浮力的定向测量装置及其定向测量方法与流程

技术特征：
1.一种基于浮力的定向测量装置，其用于在由两种密度不同且互不相溶的液态纯净物混合而成的混合液体静置分层时，实时测量其中一种液态纯净物分层后的深度；其特征在于，所述定向测量装置包括：第一球体，其为空心球体；所述第一球体的密度小于待测量的混合液体中密度较小的液态纯净物的密度；第二球体，所述第二球体的密度大于待测量的混合液体中密度较大的液态纯净物的密度；所述第二球体与所述第一球体可拆卸式连接；以及距离传感器，其固定连接在所述第一球体或所述第二球体内；所述距离传感器的探测端背向所述第一球体的球心与所述第二球体的球心；所述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d，进而根据定向测量装置整体的重心与所述距离传感器的探测端的间距s计算待测量的液态纯净物层的深度h；则深度h表达为：h=d s；所述定向测量装置的整体密度ρ
e
满足条件：其中，μ为在混合液体分层后的待测量层中相应的液态纯净物的最低含量，ρ
m
为待测量的液态纯净物的密度，ρ
a
为混合液体中另一液态纯净物的密度。2.根据权利要求1所述的基于浮力的定向测量装置，其特征在于，所述定向测量装置还包括通信装置；所述通信装置安装在所述第一球体或所述第二球体内；所述通信装置与所述距离传感器连通，用于传输所述距离传感器探测的距离信号。3.根据权利要求1所述的基于浮力的定向测量装置，其特征在于，所述定向测量装置还包括内壳和透明外盖；所述第一球体或所述第二球体内开设有用于安装所述内壳的空腔；所述内壳以所述第一球体的球心和第二球体的球心所在的直线为中轴呈中心对称；所述内壳的一端延伸至所述第一球体或所述第二球体的外侧；所述内壳用于收容所述距离传感器；所述透明外盖与所述内壳可拆卸式连接并形成密封结构，以使所述定向测量装置在待测量的混合液体中保持体积和质量不变；所述透明外盖设置在所述距离传感器的探测方向上。4.根据权利要求1所述的基于浮力的定向测量装置，其特征在于，所述第二球体为实心球体或具有填充物的空心球体；当所述第二球体为空心球体时，所述第二球体包括外壳、挡板和填充物；所述挡板与所述外壳可拆卸式连接；所述挡板与所述外壳共同围成一个密闭的填充腔；所述填充物设置在所述填充腔内；所述填充物为液体、颗粒状固体或粉末状固体，且所述填充物的密度大于待测量的混合液体中任意一种液态纯净物的密度。5.根据权利要求4所述的基于浮力的定向测量装置，其特征在于，所述挡板包括底板和手柄；所述底板上开设有用于填充所述填充物的通孔；所述手柄固定连接在所述通孔上并与所述底板密封；所述底板与所述第二球体的内壁可拆卸式连接。6.根据权利要求5所述的基于浮力的定向测量装置，其特征在于，所述底板通过调节装置实现与所述第二球体的可拆卸式连接；所述底板上开设有用于收容所述调节装置的内槽；所述调节装置包括限位块、连接杆、弹簧和拨杆；所述第二球体的内壁上设置有多个用于卡接所述限位块的凹槽一；所述连接杆的一端与所述限位块固定连接；所述连接杆的另一端与所述拨杆固定连接构成l形杆；所述弹簧设置在所述连接杆外侧，所述弹簧的一端与
所述底板的内壁抵接，另一端与所述限位块抵接。7.根据权利要求6所述的基于浮力的定向测量装置，其特征在于，所述凹槽一为圆台形槽；且所述凹槽一靠近所述底板的一侧的内径大于所述凹槽一的另一侧的内径。8.根据权利要求1所述的基于浮力的定向测量装置，其特征在于，所述定向测量装置还包括密封圈；所述第一球体的外壁上设置有用于收容所述密封圈的凹槽二；所述凹槽二位于第一球体与第二球体的连接处；当所述第一球体与所述第二球体连接时，所述密封圈收缩在所述凹槽二内以实现所述第一球体与所述第二球体的密封。9.一种基于浮力的定向测量方法，其采用如权利要求1至8中任意一项所述的基于浮力的定向测量装置，在由不相溶的两种液态纯净物a和b混合而成的混合液体中，测量混合液体在静置分层过程中形成的a层或b层的实时深度；其特征在于，所述定向测量方法包括：s1：获取液态纯净物a的密度ρ
a
以及液态纯净物b的密度ρ
b
，根据待测量的液态纯净物的密度计算定向测量装置的整体密度ρ
e
；整体密度ρ
e
满足条件：其中，μ为在混合液体分层后的待测量层中相应的液态纯净物的最低含量，ρ
m
为待测量的液态纯净物的密度，ρ
a
为混合液体中另一液态纯净物的密度；s2：判断待测量的液态纯净物的密度是否大于另一液态纯净物的密度；是则配置一个整体密度为ρ
e
且距离传感器安装在第二球体内的定向测量装置；否则配置一个整体密度为ρ
e
且距离传感器安装在第一球体内的定向测量装置，并在混合液体的液面上放置一个浮层；s3：将待测量的定向测量装置放置在待测量的混合液体中；在重力作用下，定向测量装置的距离传感器竖直向上或竖直向下；读取距离传感器实时测量其自身与待测量的混合液体的液面或底面的间距d；根据定向测量装置的中心与距离传感器的探测端的间距s计算待测量的液态纯净物层的深度h；则深度h表达为：h=d s。10.根据权利要求9所述的基于浮力的定向测量方法，其特征在于，在s2中，当第二球体采用实心球体时，配置定向测量装置的方法如下：s211：选择一个密度大于任一液态纯净物的第二球体；获取所述第二球体的质量m2及体积v2；s212：获取待安装的距离传感器及通信装置的总重量m
e
，进而计算出第一球体的质量和体积范围，以使配置成的定向测量装置的整体密度为ρ
e
；则第一球体的质量m1与体积v1满足条件：；当第二球体采用空心球体时，配置定向测量装置的方法如下：s221：获取定向测量装置在未填充任意填充物时的体积v0和质量m0，根据填充物的密度ρ
f
计算填充物的重量m
f
；向定向测量装置中添加重量为m
f
的填充物；填充物的重量满足条件：。

技术总结
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。强、测量精度高的特点。强、测量精度高的特点。


技术研发人员：刘波 王鹏程 张娟 郑理乔 叶金凤 王沛喆 靳楠翔
受保护的技术使用者：安徽新建控股集团有限公司
技术研发日：2022.11.24
技术公布日：2022/12/30