CN103278561B - 通用型超声波液体浓度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种通用型超声波液体浓度检测装置，其利用超声波在不同的介质中传播的声速不同，根据已知的声程对被测液体中声时进行测量，并且采用实时温度值对测量值进行修正，从而得出不同溶剂中含有的不同溶质的百分比。本发明针对不同溶剂及溶质在不同的温度点进行超声波传播速度的采样，根据采样结果求解出超声波在该溶液中声速与温度及浓度的对应关系式，从而实现了对液体浓度测量通用性。同时本发明还能通过在实验室环境中对大气中声速的测量和纯净水中声速的测量来实现对系统硬件误差及声程误差的校正，提高测量精度。

Description

通用型超声波液体浓度检测装置

技术领域

本发明涉及液体浓度的在线检测技术领域，尤其涉及一种通用型超声波液体浓度检测装置。

背景技术

在化工、医药、粮油、煤矿综采等生产部门中,存在大量呈溶液状态的原料、中间产物及最后产品。许多化工生产还是采用间隙取样、化学滴定的方法作浓度分析,这种方法需要人工取样和目测读数，因此需用很长时间才能得出结果，而且检测出的液体浓度精度低。超声波无污染、无噪声,对环境不会造成任何不良影响，在不同浓度的液体中传播的声速不同，因此可以利用超声波实现对液体浓度的在线检测。但是一个关键因素是温度对声速有较大的影响,其将直接影响液体浓度的测量精度。为了克服温度对测量精度的影响，目前多采用对不同温度下的数据进行直接对比的方法来降低测量误差，然而，这种方法不仅数据存贮量大，计算过程复杂,而且不能建立声速与温度的对应关系,对外界干扰常常误测而不能进行排除。

发明内容

本发明的目的在于通过一种通用型超声波液体浓度检测装置，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种通用型超声波液体浓度检测方法，其包括如下步骤：

一种通用型超声波液体浓度检测装置，该装置应用如下超声波液体浓度检测方法：A、在不同的温度点针对不同溶剂及溶质进行声时采样，并对采样结果进行分析，获得声时与温度及溶液浓度的对应关系，其中，所述声时是指超声波在固定声程上的传播时间；在实验室环境中对大气中声速和纯水中声速分别进行测量，并根据测量结果对系统误差和声程误差进行校正；B、获取被测溶液的实时温度值及在该溶液中超声波在固定声程上的传播时间，并根据步骤A中声时与温度及溶液浓度的对应关系，计算出被测溶液的浓度值；该装置具体包括：单片机、输出光电隔离电路、信号输出端、场效应管驱动电路、直流升压电路、高压脉冲电路、超声波换能器、温度传感器、限幅电路、阻抗匹配电路、放大滤波电路、过零检测电路、逻辑门电路、信号输入端、输入光电隔离电路及液晶显示屏；

所述单片机与输出光电隔离电路、输入光电隔离电路、液晶显示屏连接，用于向输出光电隔离电路发送触发脉冲信号，以及根据输入光电隔离电路隔离后的方波信号计算声时，并根据该声时和温度传感器输出的温度信号，计算被测溶液的浓度值，输出给液晶显示屏显示；

所述输出光电隔离电路与单片机连接，用于对单片机输出的触发脉冲信号进行隔离处理，并通过信号输出端输出给场效应管驱动电路；

所述场效应管驱动电路与信号输出端连接，用于接收输出光电隔离电路输出的信号，产生驱动信号，输出给直流升压电路；

所述高压脉冲电路与直流升压电路、超声波换能器连接，用于根据所述驱动信号产生高压脉冲，输出给超声波换能器；

所述超声波换能器为收发一体式超声波探头，其在所述高压脉冲驱动下发射超声波，并将接收的超声波回波信号输出给限幅电路；

所述温度传感器与信号输入端连接，用于实时检测液体的温度，并通过信号输入端将温度信号输出给单片机；

所述限幅电路、阻抗匹配电路、放大滤波电路、过零检测电路、逻辑门电路、信号输入端及输入光电隔离电路顺序串联连接，经双向限幅电路处理后的信号，输出到阻抗匹配电路和放大滤波电路进行放大滤波，再到过零检测电路进行零点检测和比较后输出方波信号，该方波信号经输入光电隔离电路隔离后输出给单片机。

特别地，所述通用型超声波液体浓度检测装置还包括阻尼电路，所述阻尼电路与超声波换能器连接。

特别地，所述通用型超声波液体浓度检测装置还包括按键组，所述按键组与单片机连接，用于控制单片机进行参数设置和状态查询。

特别地，所述按键组包括第一按键、第二按键、第三按键及第四按键；在某一确定温度点，同时按下第一按键和第四按键，该浓度检测装置将对空气中超声波声时进行测量，同时按下第二按键和第四按键，该浓度检测装置将对纯水中超声波声时进行测量，并根据测量结果对系统误差和声程误差进行校正；在某一确定温度点，同时按下第一按键和第二按键，该浓度检测装置将对溶剂中超声波声时进行测量，同时按下第一按键和第三按键，该浓度检测装置将对溶质或某一确定浓度的溶液中超声波声时进行测量，并根据测量结果确定声时与液体浓度之间的对应关系。

特别地，所述阻抗匹配电路包括高输入阻抗放大器，所述放大滤波电路包括高速运算放大器和带通滤波器，所述高速运算放大与高输入阻抗放大器、带通滤波器连接，所述带通滤波器与过零检测电路连接。

特别地，所述过零检测电路包括过零比较器和滞回比较器，所述过零比较器和滞回比较器并联连接。

特别地，所述通用型超声波液体浓度检测装置还包括通信端口，上位机通过通信端口连接单片机，进行参数设置和状态查询。

特别地，所述收发一体式超声波探头的外壳内壁涂有阻尼材料。

本发明提出的通用型超声波液体浓度检测装置具有如下优点：一、通用性强。对液体浓度采用自适应算法及自学习功能，分别针对不同溶剂及溶质在不同的温度点进行超声波声时的采样，根据采样结果求解出超声波在该溶液中声时与温度和浓度的对应关系，实现了对液体浓度测量的通用性。二、检测精度高。在实验室环境中对大气中声速和纯水中声速分别进行测量，并根据测量结果实现对系统误差和声程误差进行校正。同时，单片机在处理数据时，将自动剔除因气泡、杂质或电干扰造成的声时变化过大及幅度过小的错误数据。三、超声波换能器选用收发一体式超声波探头，与传统浓度监测装置相比，本发明结构简单，成本低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的通用型超声波液体浓度检测装置框图；

图2为本发明实施例提供的收发一体式超声波探头结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

本实施例中通用型超声波液体浓度检测方法具体包括如下步骤：

步骤S101、在不同的温度点针对不同溶剂及溶质进行声时采样，并对采样结果进行分析，获得声时与温度及溶液浓度的对应关系，其中，所述声时是指超声波在固定声程上的传播时间。

由于声速是通过测量超声波在固定声程上的传播时间算出的，为简化系统运算，不是直接利用声速、温度、浓度之间的关系来测量浓度，而是直接考虑温度、浓度和声时之间的关系。另外，本发明还在实验室环境中对大气中声速和纯水中声速分别进行测量，并根据测量结果对系统误差和声程误差进行校正，提高了检测精度。

步骤S102、获取被测溶液的实时温度值及在该溶液中超声波在固定声程上的传播时间，并根据步骤S101中所述声时与温度及溶液浓度的对应关系，计算出被测溶液的浓度值。

请参照图1所示，本实施例中应用上述液体浓度检测方法的通用型超声波液体浓度检测装置包括：单片机101、输出光电隔离电路102、信号输出端103、场效应管驱动电路104、直流升压电路105、高压脉冲电路106、阻尼电路107、超声波换能器108、温度传感器109、限幅电路1010、阻抗匹配电路1011、放大滤波电路1012、过零检测电路1013、逻辑门电路1014、信号输入端1015、输入光电隔离电路1016、液晶显示屏1017、按键组1018、通信端口1019及电源电路1020。

所述单片机101与输出光电隔离电路102、输入光电隔离电路1016、液晶显示屏1017连接，用于向输出光电隔离电路102发送触发脉冲信号，以及根据输入光电隔离电路1016隔离后的方波信号计算声时，并根据该声时和温度传感器109输出的温度信号，计算被测溶液的浓度值，输出给液晶显示屏1017显示。

根据声时与温度及溶液浓度的对应关系，利用计算出的声时和温度传感器109输出的温度信号，计算出被测溶液的浓度值。本实施例中采用处理速度高达100MHz的单片机，温度传感器109选用DS18B20数字温度传感器109。

所述输出光电隔离电路102与单片机101连接，用于对单片机101输出的触发脉冲信号进行隔离处理，并通过信号输出端103输出给场效应管驱动电路104。

所述场效应管驱动电路104与信号输出端103连接，用于接收输出光电隔离电路102输出的信号，产生驱动信号，输出给直流升压电路105。

所述高压脉冲电路106与直流升压电路105、超声波换能器108连接，用于根据所述驱动信号产生高压脉冲，输出给超声波换能器。

所述超声波换能器108为收发一体式超声波探头，其在所述高压脉冲驱动下发射超声波，并将接收的超声波回波信号输出给限幅电路1010。本实施例中超声波换能器108采用中心频率为200KHz的谐振式超声波换能器。

如图2所示，图2为本发明实施例提供的收发一体式超声波探头结构图。图中：201、外壳螺母；202、压紧头；203、垫圈；204、卡槽；205、外壳内壁；206、反射头。在实际工作中，图示部分全部浸入液体中使用，所述温度传感器109与超声波换能器108一同浸在液体中，为超声波测浓度提供温度补偿。所述超声波换能器108发射超声波信号经可调整反射头206反射回来，再由超声波换能器108接收回波，外壳内壁205涂有阻尼材料可吸收发射到外壳内壁205上的超声波信号，防止外壳内壁205反射产生回波信号对反射头206反射回来的回波信号造成干扰。

所述阻尼电路107与超声波换能器108连接，用于加速消除超声波换能器108上的余振及减小发射的声脉冲宽度，提高分辨率。

所述温度传感器109与信号输入端1015连接，用于实时检测液体的温度，并通过信号输入端1015将温度信号输出给单片机101。

所述限幅电路1010、阻抗匹配电路1011、放大滤波电路1012、过零检测电路1013、逻辑门电路1014、信号输入端1015及输入光电隔离电路1016顺序串联连接，经双向限幅电路1010处理后的信号，输出到阻抗匹配电路1011和放大滤波电路1012进行放大滤波，再到过零检测电路1013进行零点检测和比较后输出方波信号，该方波信号经输入光电隔离电路1016隔离后输出给单片机101。

本实施例中所述阻抗匹配电路1011包括高输入阻抗放大器，所述放大滤波电路1012包括高速运算放大器10121和带通滤波器10122，所述高速运算放大10121与高输入阻抗放大器、带通滤波器10122连接，所述带通滤波器10122与过零检测电路1013连接。所述过零检测电路1013包括过零比较器10131和滞回比较器10132，所述过零比较器10131和滞回比较器10132并联连接。

所述按键组1018与单片机101连接，用于控制单片机101进行参数设置和状态查询。本实施例中所述按键组1018包括第一按键、第二按键、第三按键及第四按键；在某一确定温度点，同时按下第一按键和第四按键，该浓度检测装置将对空气中超声波声时进行测量，同时按下第二按键和第四按键，该浓度检测装置将对纯水中超声波声时进行测量，并根据测量结果对系统误差和声程误差进行校正；在某一确定温度点，同时按下第一按键和第二按键，该浓度检测装置将对溶剂中超声波声时进行测量，同时按下第一按键和第三按键，该浓度检测装置将对溶质或某一确定浓度的溶液中超声波声时进行测量，并根据测量结果确定声时与液体浓度之间的对应关系。

所述通信端口1019用于实现上位机与单片机101的通信。上位机通过通信端口1019连接单片机101，进行参数设置和状态查询。所述电源电路1020与单片机101连接，用于为该浓度检测装置提供工作电压。

单片机101的具体工作过程如下：首次测量某一液体时，首先要在不同浓度和温度的条件下通过实际测量导出声时与温度的关系式和浓度与声时的关系式。非首次测量某一液体时，系统开始运行时，首先读取工作方式、声时与温度的关系参数及浓度与声时的关系参数，判断是否有通信中断，若有，则执行中断服务程序，和上位机进行通信；若没有通信中断，则检测温度并发出触发脉冲信号，同时根据读取的参数，并利用储存的声时与温度的关系式及浓度与声时的关系式计算出液体的浓度。如果在浓度检测过程中出现温度检测异常或超声波发射接收异常等情况，系统自动产生报警；如果检验正常，则显示浓度。

下面对本发明实现液体浓度在线检测的原理进行详细说明：

超声波在不同的介质中传播的声速不同，利用已知的声程对被测液体中声时进行测量，并且采用实时温度值对测量值进行修正，从而得出不同溶剂中含有的不同溶质的百分比,即一定温度下液体的浓度值。本发明对液体浓度采取自适应算法，针对不同溶剂及溶质分别进行声时采样、对混合液体进行缓慢加热求解出温度变化系数以及利用单片机(MCU)的学习功能，从而实现了对液体浓度测量通用性。

为了建立超声波在液体中的声速关系式，假定被测液体是理想的液体，即：它的性质是均匀连续的，在热力学平衡下处于静止状态，而且只有超声波本身所引起的运动，而这种运动的振幅足够小，以致许多非线性效应可以忽略，使运动方程成为最简形式。

由液体的波动方程：

$\frac{{\∂}^{2}u}{\∂t^2}-a^2\mathrm{\Δ}u=0$

得出：

式中：

上式中，c为超声波在液体中的传播速度，即声速，由此可知，超声波在液体中传播的速度与液体的绝热压缩系数及液体的密度有关。

通过实验得出，随温度升高，被测液体的绝热压缩系数近似线性减小，且变化量较小，而超声波在液体中传播时，其声压是较小量，因此绝热压缩系数随温度变化更小，故绝热压缩系数可以表示为：

K＝K₀(1+εΔt)---------------------------------(2)

其中，K₀为温度T₀时的绝热压缩系数，ε为绝热压缩系数随温度的变化系数，为一较小量，Δt＝T-T₀为温度差。

液体的密度随温度变化相对于绝热压缩系数随温度变化是一个不可忽视的量，对采样数据进行曲线拟合可以用近似二次曲线代替，即：

ρ＝ρ₀(1+αΔt+σΔt²)----------------------------(3)

其中，α、σ分别为一次项及二次项系数，且σ比α更高一阶小量。

由式(1)，(2)，(3)可得

$C^2=\frac{1}{k\mathrm{\ρ}}=\frac{{c_0}^2}{(1+\mathrm{\ϵ}\mathrm{\Δ}t)(1+\mathrm{\α}\mathrm{\Δ}t+{\mathrm{\σt}}^2)}\≈\frac{{c_0}^2}{1+(\mathrm{\ϵ}+\mathrm{\α})\mathrm{\Δ}t+{\mathrm{\σt}}^2)}$

上式忽略了更高阶的小量，其中c₀为温度为T₀时的声速。

超声波换能器是浸入被测液体中的，因此声程也会随着液体温度的变化而改变，设温度为t₀度时超声波传播的声程为L₀，由于超声波换能器是安装在金属架体上的，因此当温度变化Δt度后，声程为L＝(1+βΔt)L₀，β为金属膨胀系数，则传播的声时S为：

$\begin{array}{c}S=\frac{2L}{C}=\frac{2L_0(1+\mathrm{\β}\mathrm{\Δ}t)\{1-\frac{1}{2}\[(\mathrm{\ϵ}+\mathrm{\α})\mathrm{\Δ}t+{\mathrm{\σ\Δt}}^2\]\}}{C_0}\\ =S_0(1+a\mathrm{\Δ}t+{\mathrm{b\Δt}}^2+{\mathrm{c\Δt}}^3)\end{array}---\left(4\right)$

其中，c＝-βσ，其中系数：α、β、σ、ε对于某一种成分的液体为一常数，不同的液体为不同的常数。因此：a、b、c对确定的常数亦为常数。

对某一确定的液体进行加温，加温范围值取现场溶液的工作温度范围，溶液的温度值可以直接获取，在加温过程中可以自动记录不同Δt下的声时，成立联合方程；则可以求解出a、b、c系数。式(4)表明，对于某一已知的温度点，声时与温度有唯一的对应点，即：声时与液体的浓度在确定的温度下有唯一的对应点。在实际运用中，只需要测得溶液的实时温度及声时，则可以计算出液体的物理特性，而与溶剂、溶质的特性无关，从而实现了对任意液体浓度测量，具有很强的通用性。

通过以上推导，建立超声波声速与液体的浓度、压力和温度之间的函数关系来检测溶液的浓度是可行的，对于不同的浓度的液体，超声波在其中的传播速度是不相同的。但是在实际应用中，由于不同被测的液体的其它状态如温度，压力的变化也会使声速发生变化，因此必须考虑温度和压力的影响，对被测值进行补偿并修正。考虑到被测液体的压力变化不大，而且压力对声速的影响很小，可以忽略不计，因而只考虑温度对声速的影响。

由于声速是通过测量超声波在固定声程上的传播时间算出的，为简化系统运算，不是直接利用声速、温度、浓度之间的关系来测量浓度，而是直接考虑温度、浓度和声时之间的关系，通过在实验室环境中对大气中声时测量、纯净水中的声时测量，对系统硬件及超声波从发射到返回的声程进行校正，并将校正值存于存储器(EEPROM)中。

在实际使用环境中对现场被测溶剂进行声时的测量，将测量值与存储器中存储的纯水声时值作为现场浓度的修正参数。这样可以使现场实际使用的不同溶剂得声时得到修正，使测量装置适用于不同的溶剂。同时对溶质也进行声时的测量，将测量值同样存储在所述存储器中。

已知：当前某一确定温度下实际溶剂的声速v_剂，相同温度下实际溶质的声速v_质,已经测得的溶剂与溶质的声速差值Δv。则：设浓度为x

由：Δv＝v_剂-[v_剂×(1-x％)+v_质x％)]------------------(5)

则由式(5)可以解出当前液体的浓度x值。

关于系统制造误差及软硬件电路造成的误差消除的原理，现做如下说明：

假定在当前某一确定温度下空气中声速已知、温度可测得。相同温度下纯水中声速已知，温度可测得。

设：给定声程理论值D_理，实际制造安装过程中造成声程误差后实际声程为D_实，硬件及软件造成系统反应误差为t_差。

根据D_实＝v_气×t_总G----------(6)

式中：某温度下空气的波速v_气(已知条件)，空气中超声波往返的时间t_总G(实验室测得实际值)，超声波在给定的声程理论值D_理下空气中传递的时间t_理G

t_总G＝t_理G+t_差---------------------------------(7)

同理：在此温度下取纯水,水中的波速v_水(已知条件)，测算出超声波在纯水中的往返时间t_总W(实验室测得实际值)，超声波在给定的声程理论值D_理下水中传递的时间t_理W

D_实＝v_水×t_总W-------------------------------(9)

t_总W＝t_理W+t_差---------------------------------(10)

将(6)、(9)式联立成方程组：

将式(7)、(8)、(10)、(11)代入方程组(12)中得：

通过式(13)则可以计算出声程误差及软硬件系统反应误差，从而实现了对系统误差的校正。

系统误差t_差包含：程序的运行如开中断、等待、跳转等，需要时间、硬件电路的信号传递延时、逻辑门电路、开关电路等延时，电子器件特性造成的误差等。从超声波发射到单片机接收到有效返回波的实测声时要大于理论计算声时。求出计算值与实际值的差值，此差值应该是运算所需要的时间值，并且这是一个固定不变的值，把此值存在存储器中，作为校正系统运算值。

关于实际使用环境下溶剂的采样：

现场使用时由于每个工作环境使用的溶剂是不一样的，所以需要对使用环境的溶剂做一次采样校正，以适应不同的工作环境、不同的溶剂介质。

采用本专利装置测量出实际使用环境中超声波在溶剂中传递的声速，将此声速与相同环境下纯水中测得的声速求差值(或直接存储此声速值)，将差值存在EEPROM中，此值作为实际运行中的校正系数。

关于实际使用环境下溶质的采样：

采用与测量溶剂相同的方法测量溶质，并将测量值存储于在存储器中。使用式(5)可以解出当前液体的浓度值。

本发明的技术方案通过测试超声波在液体中的传播时间，利用单片机进行数据处理和计算，并对温度变化进行补偿，通过液晶显示屏将浓度数据进行显示。本发明实现了液体浓度的自动在线检测，并且实现了对系统误差的校正及不同液体的自学习功能，具有普遍的适用范围，测量迅速，测试准确度高，具有极大的经济效益和社会效益。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种通用型超声波液体浓度检测装置，该装置应用如下超声波液体浓度检测方法：A、在不同的温度点针对不同溶剂及溶质进行声时采样，并对采样结果进行分析，获得声时与温度及溶液浓度的对应关系，其中，所述声时是指超声波在固定声程上的传播时间；在实验室环境中对大气中声速和纯水中声速分别进行测量，并根据测量结果对系统误差和声程误差进行校正；B、获取被测溶液的实时温度值及在该溶液中超声波在固定声程上的传播时间，并根据步骤A中声时与温度及溶液浓度的对应关系，计算出被测溶液的浓度值；其特征在于，该装置包括：单片机、输出光电隔离电路、信号输出端、场效应管驱动电路、直流升压电路、高压脉冲电路、超声波换能器、温度传感器、限幅电路、阻抗匹配电路、放大滤波电路、过零检测电路、逻辑门电路、信号输入端、输入光电隔离电路及液晶显示屏；

所述单片机与输出光电隔离电路、输入光电隔离电路、液晶显示屏连接，用于向输出光电隔离电路发送触发脉冲信号，以及根据输入光电隔离电路隔离后的方波信号计算声时，并根据该声时和温度传感器输出的温度信号，计算被测溶液的浓度值，输出给液晶显示屏显示；

所述输出光电隔离电路与单片机连接，用于对单片机输出的触发脉冲信号进行隔离处理，并通过信号输出端输出给场效应管驱动电路；

所述场效应管驱动电路与信号输出端连接，用于接收输出光电隔离电路输出的信号，产生驱动信号，输出给直流升压电路；

所述高压脉冲电路与直流升压电路、超声波换能器连接，用于根据所述驱动信号产生高压脉冲，输出给超声波换能器；

所述超声波换能器为收发一体式超声波探头，其在所述高压脉冲驱动下发射超声波，并将接收的超声波回波信号输出给限幅电路；

所述温度传感器与信号输入端连接，用于实时检测液体的温度，并通过信号输入端将温度信号输出给单片机；

所述限幅电路、阻抗匹配电路、放大滤波电路、过零检测电路、逻辑门电路、信号输入端及输入光电隔离电路顺序串联连接，经双向限幅电路处理后的信号，输出到阻抗匹配电路和放大滤波电路进行放大滤波，再到过零检测电路进行零点检测和比较后输出方波信号，该方波信号经输入光电隔离电路隔离后输出给单片机。

2.根据权利要求1所述的通用型超声波液体浓度检测装置，其特征在于，还包括阻尼电路，所述阻尼电路与超声波换能器连接。

3.根据权利要求1所述的通用型超声波液体浓度检测装置，其特征在于，还包括按键组，所述按键组与单片机连接，用于控制单片机进行参数设置和状态查询。

4.根据权利要求3所述的通用型超声波液体浓度检测装置，其特征在于，所述按键组包括第一按键、第二按键、第三按键及第四按键；在某一确定温度点，同时按下第一按键和第四按键，该浓度检测装置将对空气中超声波声时进行测量，同时按下第二按键和第四按键，该浓度检测装置将对纯水中超声波声时进行测量，并根据测量结果对系统误差和声程误差进行校正；在某一确定温度点，同时按下第一按键和第二按键，该浓度检测装置将对溶剂中超声波声时进行测量，同时按下第一按键和第三按键，该浓度检测装置将对溶质或某一确定浓度的溶液中超声波声时进行测量，并根据测量结果确定声时与液体浓度之间的对应关系。

5.根据权利要求1所述的通用型超声波液体浓度检测装置，其特征在于，所述阻抗匹配电路包括高输入阻抗放大器，所述放大滤波电路包括高速运算放大器和带通滤波器，所述高速运算放大与高输入阻抗放大器、带通滤波器连接，所述带通滤波器与过零检测电路连接。

6.根据权利要求1所述的通用型超声波液体浓度检测装置，其特征在于，所述过零检测电路包括过零比较器和滞回比较器，所述过零比较器和滞回比较器并联连接。

7.根据权利要求1所述的通用型超声波液体浓度检测装置，其特征在于，所述通用型超声波液体浓度检测装置还包括通信端口，上位机通过通信端口连接单片机，进行参数设置和状态查询。

8.根据权利要求1至7之一所述的通用型超声波液体浓度检测装置，其特征在于，所述收发一体式超声波探头的外壳内壁涂有阻尼材料。