无线收发浮子式卤水波美计及波美度测量方法

摘要

本发明涉及一种无线收发浮子式卤水波美度计，其特征在于：由浮子外壳、压力传感器、垂坠物、采集发射电路构成，浮子外壳由顶盖、浮子上立管、浮子下立管构成，浮子上立管与浮子下立管固定安装，浮子上立管顶部固装顶盖，浮子下立管底部制有浮子下锥体，在浮子外壳内的底部安装压力传感器，在压力传感器上部的浮子外壳内通过一密封挡板管座装有垂坠物，在浮子外壳内垂坠物的上部安装采集发射电路，压力传感器的输出线与该采集发射电路连接。本发明的无线收发浮子式卤水波美计，结构设计科学合理，体积小，检测方便，可实现大面积、连续准确采集大量数据，无需人员现场测量，操作简便，特别适用于在海湖盐生产测量卤水波美度中的应用。

说明书

技术领域

本发明属于卤水波美计领域，特别是一种无线收发浮子式卤水波美 计及波美度测量方法。

背景技术

目前，在盐田制卤中领域中，大都使用卤水波美度计对卤水的波美 度进行测量。现有的卤水波美度计结构较为简单，其主要包括浮子管体 及制于管体壁面上的刻度，将波美度计放浸入所测溶液中，通过观测得 到波美度数值。可见，现有的卤水波美度计在实际测量操作过程存在诸 多不足：1.必须有工作人员在现场进行测量；2.一般盐场面积规模比较大， 一个工作日内采集数据量有限；3.无法进行连续准确的采集；4.其采集点 数据受到时间，环境的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可实现大面积、 连续准确采集大量数据，且省时省力的无线收发浮子式卤水波美度计及 波美度测量方法。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种无线收发浮子式卤水波美度计，其特征在于：由浮子外壳、压 力传感器、垂坠物、采集发射电路构成，浮子外壳由顶盖、浮子上立管、 浮子下立管构成，浮子上立管与浮子下立管固定安装，浮子上立管顶部 固装顶盖，浮子下立管底部制有浮子下锥体，在浮子外壳内的底部安装 压力传感器，在压力传感器上部的浮子外壳内通过一密封挡板管座装有 垂坠物，在浮子外壳内垂坠物的上部安装采集发射电路，压力传感器的 输出线与该采集发射电路连接。

而且，所述采集发射电路包括采集发射电路板芯片、电源及天线， 采集发射电路板芯片连接所述电源及天线。

而且，所述的采集发射电路还包括与所述电源连接的充电接线及充 电接头，该充电接头伸出至所述浮子外壳的顶盖上。

所述的浮子上立管与浮子下立管的直径比之为：1：1.5～2.5mm，浮 子上立管的直径为25～30mm，浮子上立管的高度为70～100mm，浮子下 立管的直径为40～75mm，浮子下立管的高度为30～50mm。

而且，所述的浮子下立管底部所制的浮子下锥体的锥度为46度。

而且，所述的压力传感器与浮子下立管内壁之间设置有密封圈。

而且，所述的垂坠物上表面还设置有海绵。

而且，所述的浮子下立管内还设置有位于采集发射电路与垂坠物之 间的绝缘挡片。

而且，所述采集发射电路板芯片卡装固定于浮子下立管内部所制的 卡槽内。

一种无线收发浮子式卤水波美度测量方法，其特征在于：该测量方 法的步骤为：

⑴标定清水中浮子底部压力值，测出对应毫伏值v0，标定该数，换 算成压力P2；

⑵标定30°Bé中浮子底部压力值，测出对应毫伏值v1，标定该数换 算成压力P1；

⑶测得任意波美度下浮子底部压力值,通过测量毫伏值，换算成压力 P;

⑷卤水波美度可用下面关系式求得：

波美度=30x（P2-P）/(P2-P1)°Bé

⑸将波美度信息无线发射传输到计算机工作站显示、记录。

本发明的优点和有益效果为：

1.本发明的无线收发浮子式卤水波美计，其可将压力传感器测得的压 力信号通过采集发射电路传送至终端设备，并根据压力信号计算后得出 卤水波美度，从而实现24小时波美度°Bé的自动观测、记录；可实现多 个测量点同时进行观测；而且，由于可以同时进行观测、记录，解决了 各点采集时间不一致进而环境不同造成的误差；可提供每个时间段的波 美度°Bé数据进行分析，找出规律，从而实现指导生产的目的。

2.本发明的无线收发浮子式卤水波美计，其采集发射电路还包括与所 述电源连接的充电接线及充电接头，可实现为电源充电的目的，从而实 现反复使用。

3.本发明的无线收发浮子式卤水波美计，浮子上立管与浮子下立管的 直径比之为：1：1.5～2.5；浮子下锥体的锥度为：46度，浮子上立管的 直径为25～30mm，浮子上立管的高度为70～100mm，浮子下立管的直径 为40～75mm，浮子下立管的高度为30～50mm，通过直径上变化可引起垂 直水头的放大作用。

4.本发明的无线收发浮子式卤水波美计，本发明的无线收发浮子式 卤水波美计，在压力传感器与浮子下立管内壁之间设置有密封圈，实现 壳体内的密封作用。

5.本发明的无线收发浮子式卤水波美计，其压力传感器与垂坠物之间 采用密封挡板管座进行隔离，同时该密封挡板管座还制有供传感器信号 输出线通过的竖管，结构设计巧妙，节省空间，有效起到防水隔绝效果。

6.本发明的无线收发浮子式卤水波美计，浮子下立管内还设置有位 于采集发射电路与垂坠物之间的绝缘挡片，实现电路部分的绝缘及防水 效果。

7.本发明结构设计科学合理，方法先进，可实现大面积、连续准确采 集大量数据，无需人员现场测量，操作简便，特别适用于在海湖盐生产 测量卤水波美度中的应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A向结构示意图；

图3为本发明的电路原理方框图。

附图说明：

1-顶盖、2-浮子上立管、3-浮子中盖、4-浮子下立管、5-卡槽、6-海 绵、7-浮子下锥体、8-压力传感器、9-密封圈、10-密封挡板管座、11-垂 坠物、12-绝缘挡片、13-电源、14采集发射电路板芯片、15-天线、16- 充电接线、17-充电接头。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述 性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种无线收发浮子式卤水波美度计，其由浮子外壳、压力传感器8、 垂坠物11、采集发射电路构成，浮子外壳由顶盖1、浮子上立管2、浮子 下立管4构成，浮子上立管与浮子下立管固定安装，浮子上立管与浮子 下立管之间通过浮子中盖3连接固定。浮子上立管顶部固装顶盖，浮子 下立管底部制有浮子下锥体7，在浮子外壳内的底部安装所述压力传感 器，压力传感器与浮子下立管内壁之间设置有密封圈9。在压力传感器上 部的浮子外壳内通过一密封挡板管座10装有垂坠物，采用铅弹作为垂坠 物。在浮子外壳内垂坠物的上部安装采集发射电路，压力传感器的输出 线与该采集发射电路连接。垂坠物上表面还设置有海绵6。浮子下立管内 还设置有位于采集发射电路与垂坠物之间的绝缘挡片12。

采集发射电路包括采集发射电路板芯片14、电源13及天线15，采 集发射电路板芯片连接所述电源及天线。采集发射电路板芯片卡装固定 于浮子下立管内部所制的卡槽5内。采集发射电路还包括与所述电源连 接的充电接线16及充电接头17，该充电接头伸出至所述浮子外壳的顶盖 上。

浮子上立管与浮子下立管的直径比之为：1：1.5～2.5。而且，所述 的浮子下立管底部所制的浮子下锥体的锥度为：46度。浮子上立管的直 径为25mm，浮子上立管的高度为74mm，浮子下立管的直径为46mm， 浮子下立管的高度为34mm。

本无线收发浮子式卤水波美度计的工作原理为：

一种无线收发浮子式卤水波美度测量方法，其特征在于：该测量方 法的步骤为：

⑴标定清水中浮子底部压力值，测出对应毫伏值v0，标定该数，换 算成压力P2；

⑵标定30°Bé中浮子底部压力值，测出对应毫伏值v1，标定该数换 算成压力P1；

⑶测得任意波美度下浮子底部压力值,通过测量毫伏值，换算成压力 P，

⑷卤水波美度可用下面关系式求得：

波美度=30x（P2-P）/(P2-P1)°Bé

⑸将波美度信息无线发射传输到计算机工作站显示、记录。

所述的采集发射电路板芯片由单片机、模拟放大模块、A/D转换模 块及电源处理模块构成，如图3中中所示。单片机采用ZigBee CC2530 型单片机，模拟放大模块采用AD8420型模拟放大器，A/D转换模块采 用AD7792型A/D放大转换器。电源处理模块采用TPS62125降压转换 器。

采用两节3.7V可充电锂电池串联供电（单节满电状态为4V），经稳 压管MMSZ5231BT1G稳压在6V，分别给低压型压力传感器、仪表放大 器（AD8420）和降压转换器（TPS62125）供电；TPS62125能够降压提 供300mA3.3V电源，分别给CPU（CC2530F256）和16/24位Σ-Δ型 ADC（AD7792BRUZ）供电。

压力传感器通过自身的四根引线与电路板直接连接，可输出0到 100mV的差分信号，进入到仪表放大器（AD8420）进行调理和放大，在 本设计中放大了101倍。放大调理后的模拟信号接着进入低噪声、低功 耗、16/24位Σ-ΔADC（AD7792BRUZ）中，并在其内部转换成可以被 CPU（CC2530F256）识别的数字信号。ADC（AD7792BRUZ）通过SPI 方式将数字信号传给CPU（CC2530F256）。根据传感器的特性，通过编 程方法计算出此种液体的波美度。最后通过无线方式将结果协调器或者 上位机。

模拟电路完成传感器的信号处理，单片机实现无线组网及数据采集、 数据计算、数据无线传输，上位机（PC）接收数据并显示，同时向单片 机发送命令，实现测量信号的标定及校正。

相关技术参数：

无线频段：2.4GHz unlicensed ISM band

工作温度：-20～+85℃

频道数：16

输入电压：DC5V无线频段：2.4GHz unlicensed ISM band

发射电流：<33mA(4.5dBm)

接收电流：<24mA

休眠功耗：<1uA

工作温度：-40～85℃

长X宽X高(mm)：22X20X2

无线速率：250Kbps

传输距离：300m

灵敏度：-97dBm

发射功率：4.5dBm

频道数：16

天线方式：PCB

接口形式：Pin Header

输入电压：3.3V

符合IEEE802.15.4/ZigBee标准规范

无线传输速率最大为250kbps/s

测量范围:波美度：0～30°Bé

测量精度:波美度：±0.1°Bé

信号采集时间：由上位机软件设定

可实现24小时信息采集符合IEEE802.15.4/ZigBee标准规范，实现 物联网无线通信；

无线传输速率最大为250kbps/s，支持11～26信道随机选择；

提供SimpleMac协议栈，支持星型网、树型网和网状网构建；

环境监测点，实现传感器信息采集。

电源采用内置的可充电高能锂电池。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术 人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种 替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和 附图所公开的内容。