一种声速实时标定的液体压力计

摘要

本实用新型涉及一种声速实时标定的液体压力计。液体压力计可以实现绝压、表压和差压的测量，包括声速测量系统和高度测量系统；二者的外形为高低U型管结构，并连接至同一个待测压力处；声速测量系统中设置有自由悬浮于液面的浮子；浮子内部设置有激光反射部件，浮子的下端面为超声信号的反射面；U形管底部设置有超声晶片。本压力测量方法，是通过对U型高低管中的低管施加压力时，高低管之间产生相应变化的液位差，激光干涉仪和超声干涉仪实时测量浮子的位移以及对应的超声回波时间，进而得到实时的声速；高度测量系统根据该声速和超声干涉仪测得超声波在此压力下在液体介质中的渡越时间，再依据声速测量系统测得的声速而得到液柱高度差，从而得到被测压力。本实用新型通过改进测量装置的结构，使超声接收信号的信噪比大大提高，大大降低了液体压力计的测量不确定度。

主权项

一种声速实时标定的液体压力计，其特征在于：所述液体压力计包括高度测量系统，声速测量系统、气控系统（16）、液控系统（17）以及数据采集和处理系统（8）；所述高度测量系统和声速测量系统分别包括一组U形管：高度测量U形管（2）和声速测量U形管（1），两组U形管中均充入液体，且两组U形管内的液体是连通的；所述高度测量系统用于测量超声波在液体中的渡越时间并根据所述声速测量系统测得的声速计算得到液柱的高度；所述声速测量系统通过测量液位高度变化量以及液位高度变化时间量而得到实时的声速；所述声速测量系统包括液位高度变化测量模块以及液位高度变化时间测量模块；所述液位高度变化测量模块包括两套激光干涉仪（4），两套液位高度跟踪装置和两套光学镜组；所述光学镜组分别设置在所述液位高度跟踪装置内和光线路径中，所述液位高度跟踪装置悬浮设置在所述声速测量U形管（1）内的液体中而实现不同压力下液位高度的实时跟踪，所述激光干涉仪（4）和所述的光学镜组实现不同压力下液位高度变化量△L的测量；所述液位高度变化时间测量模块包括两组超声晶片（15）和超声干涉仪（9）；所述两组超声晶片（15）分别设置在所述声速测量U形管（1）两臂的底端，所述超声干涉仪（9）与所述超声晶片（15）通过测量一定频率2MHz～10MHz的超声波在液体中的渡越时间而得到液位变化的时间变化量△T；所述声速测量系统通过测量液位变化的时间变化量△T和由于压力变化导致的液位高度变化量△L，并通过所述数据采集和处理系统（8）而实时地得到超声波在液体介质中的声速C；所述高度测量系统包括一组高度测量U形管（2）、两组超声晶片（15）和超声干涉仪（9）；所述两组超声晶片（15）分别设置在所述高度测量U形管（2）两臂的底端，所述超声干涉仪（9）与所述超声晶片（15）通过测量不同压力下 超声波在液体中的渡越时间并通过所述数据采集和处理系统（8）依据所述声速测量系统测得的声速而计算得到不同压力所引起的液柱高度的变化从而得到最终压力值；所述气控系统（16）用于控制所述各组U形管两端的压力；气控系统（16）包括控制机柜、控制阀门管路、泵组和一组监视仪表；所述泵组用于两组U形管中参考端的抽空以及气体压力的抽出；所述控制阀门管路连接着所述高度测量系统和所述声速测量系统的气路，实现它们之间的关断、连通以及压力大小的调节；所述控制机柜实现对所述控制阀门管路和所述泵组的控制；所述液控系统（17）包括真空储油罐（1701），U形管间连接液路以及阀门，用于所述U形管内液体的注入以及U形管各臂之间的液路连接的通和断；所述数据采集和处理系统（8）包括计算机以及开关控制器（22）；所述数据采集和处理系统（8）利用开关控制器（22）实现不同通道数据的读取，并根据所述声速测量系统输入的液位变化的时间变化量△T和液位高度变化量△L，得到超声波在液体介质中的声速C，后根据所述高度测量系统所测得的不同压力下超声波在液体中的渡越时间得到U形管内液柱的高度差，最终得到所测的压力。