CN101634580A - 一种抗倾斜和波动的超声波液位测量传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测控技术领域中利用超声波原理测量液位的传感器，尤其是能够对洁净液体液面波动大和液体容器倾斜的液位实施稳定、可靠的高精度测量传感器。本发明所采用的技术方案是：在波导筒2中的中心线上增加了一圆柱形浮子4。当浮子2的形状，大小和比重设计正确时，在浮力的作用下，浮子能动态和高精度的跟随液面3。它的有益效果是：由于浮子的端面法线始终对准一体式超声波换能器5的端面，即超声波通过的路径不受容器1姿态和液体波动的影响而保持在定义的测量线上，使仪器的精度和可靠性得到了保证。它的主要用途是机动性强或姿态变化大的液体容器中液位的稳定和可靠测量。

Description

一种抗倾斜和波动的超声波液位测量传感器

技术领域

本发明涉及测控技术领域中利用超声波原理测量液位的液位传感器，尤其是能够对洁净液体液面波动大和液体容器倾斜的液位实施稳定、可靠的高精度测量。

背景技术

利用超声波发射到反射的时间差原理测量液位的液位传感器已经在测控技术领域中得到了比较广泛的应用。目前常见的技术方案有两种：

1、超声波传感器置于被测液体上方，超声波通过空气到达液面，中间无障碍物。利用超声波在空气中发射到反射的时间差测得液位。这种方案的优点是非接触测量，但在使用上的局限性是当被测液体表面有波动和液体容器倾斜时，反射波反射路径将偏离定义的测量线，导致测量结果误差大甚至失效。

2、超声波传感器置于波导筒内的底部，波导筒长度略大于液位最大高度。波导筒在使用中需被垂直安装在被测液体底部，超声波传感器和液面之间无障碍物，利用超声波在液体中发射到反射的时间差测得液位。该方案一般用于测量清洁的液体(如航空煤油等)液位，精度较高，但对于一些特殊场合仍有局限性。例如机动性很强和姿态变化很大的运载工具，由于液体表面不垂直于测量线，反射波反射路径仍将偏离定义的测量线，导致测量结果误差大甚至失效。

发明内容

本发明针对上述不足和实际需求提出一种结构简单、特别是当被测液体表面有波动和液体容器倾斜时，仍能高精度测量液位的超声波液位传感器。

本发明所采用的技术方案是：在波导筒中增加了一圆柱形浮子。当浮子的形状，大小，比重设计正确时，在浮力的作用下，浮子能动态和高精度的跟随液面。由于浮子的端面法线始终平行于测量线，即超声波通过的路径不受容器姿态和液体波动的影响，而使测量的可靠性得到了保证。本方案已经成功应用于实际的动态容器液位高精度测量装置中。

本发明提供的方法和装置，具有精度极高的优点，其分辨力可达0.2mm，精度1mm。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的原理说明图。

图2是一实施例结构图。

图中：1.液体容器，2.波导筒，3.液面，4.浮子，5.超声波换能器，6.上盖，7.钢丝，8.下钢丝架，9.导流孔。

在图1中，由于液体容器1的变速运动，液面3产生倾斜。由于波导筒2的限制，浮子4的端面法线仍和超声波换能器5的端面法线平行。他的有益效果是超声波通过的路径不受容器姿态和液体波动的影响，从而使仪器的精度和可靠性得到了保证。

具体实施方式

在图2的实施例中，超声波传感器为下置式安装，波导筒2底部安置收发一体式超声波换能器5，波导筒2的材料为铝材，下方设有导流孔9。为了消除浮子4外圆柱面和波导筒2内圆柱面的粘附作用，在上盖6中心和下钢丝架8上连接有一导向用不锈钢钢丝7。中心有小孔的浮子4在导向钢丝的作用下，一方面消除了浮子4外圆柱面和波导筒2内圆柱面的粘附作用，还可以保证浮子端面法线方向稳定。

在具体的实施中，浮子4的长度/直径比为2.5-2.7；浮子直径小于波导筒内径2mm；浮子材料比重/液体比重为0.66。

真实的液位高度为：超声波回波的距离+0.66浮子高度。

本发明不适合应用于污浊的液体中，例如污水，或粘度很大的液体例如原油。

Claims (1)

1. 一种利用超声波原理测量液位的传感器，其特征在于波导管内有一浮子在液位测量线上，跟随液位的浮子可以通过波导管内壁或通过位于液位测量线上的钢丝导向。

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