CN104568063A - 液位检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液位检测装置，属于测量仪器技术领域。本发明的一种超声波液位检测装置，其特征在于，包括导波管；信号处理控制芯片；声波发生单元；声波接收单元；模拟/数字转换器。本发明与现有技术相比：具有安装方便快捷、测量精度较高，结构简单，性能可靠等优点。

Description

液位检测装置

技术领域

属于测量仪器技术领域，更具体的说，属于一种通过超声波发射和接收装置对液位进行检测的技术。

背景技术

在工农业生产过程中，各种液体的液位是一个重要的参数。如河流、湖泊的水位是描述水利系统的重要参数，油库中的油位是判断储油量的参数。因此液位是测量领域的研究对象，如何才能够简单、准确的测量液位一直是人们追求的目标。目前已有的液位测量方法包括接触式测量和非接触式测量两种。

接触式液位测量方法常见的有压力式液位传感器和浮子式液位传感器；压力式液位传感器采用压力传感器作为压敏元件，通过测量液体内部的压强来测量液位；由于压力式液位传感器这种测量方式会与液体相接触，容易受到淤积、腐蚀而使传感器受损，同时测量的精度会受到被测液体密度和外界气压变化的影响，压强传感器的价格也比较高。浮子式液位传感器通过测量悬浮在液体表面的浮子到基准点之间的距离来测量液位，浮子式液位传感器体积较大，并且准确度随时间的延长而降低。

非接触式液位传感器通过超声波液位传感器，不需要与被测液体直接接触，避免了淤积、腐蚀等接触式测量装置存在的问题。但是非接触式液位传感器存在一定的测量盲区，测量精度受气候、波浪等外界因素的影响，并且存在一定的测量盲区。

申请号为CN01100503的中国发明专利“声波水位测量方法及其系统”，该专利的声波水位测量装置包括声波发生单元1、导波管2、麦克风3和4、中空的声波反射筒6以及与中空的声波反射筒一体的浮子7、振荡器和信号处理控制芯片，该专利中将麦克风3的位置设为水位测量的基准点，信号处理控制芯片储存麦克风3和4之间的距离l₁以及声波反射筒6的上表面到水表面间距l₁、l₂，的时间，以及上和下的经过从麦克风到水表面的距离L的时间，同时，信号处理芯片根据公式算出L的数值。该专利的声波液位测量装置相对于现有压力式传感器和超声波传感器，其成本相对要低一些，但是该专利的声波液位测量装置由于采用两个麦克风以及一个具有中空反射筒的浮子，其器件多、成本高、安装程序繁琐；另外其在工作时要测量两个点，以及两个反射波，测量程序复杂，并且中空反射筒由于通过浮子浮在水面上，由于水波的不定性，l₂的值是不稳定的，测量精度受到影响。

申请号为CN200410062355X的中国发明专利“一种声波液位测量装置及其方法”，该专利针对以上专利的不足之处提出了一种改进型技术方案，该专利的声波液位测量装置包括导波管、信号处理控制芯片、声波发生单元、声波接收单元和模拟/数字转换器；声波接收单元所在位置设为测量基准点，此点与液面的距离为L；信号处理控制芯片确定一个最低音频信号的频率，向声波发声单元发送从该最低频率始往上增的频率的控制指令，控制声波发生单元发生两个或者两个以上周期的控制指令所指定频率的声音信号；声波接收单元接收声波，并传送给模拟/数字转换器再送信号处理控制芯片记录该频率声音在基准点振幅，并将该频率的声音振幅与前一次所记录的频率声音振幅进行比较，找出出现的最小振幅，储存此最小振幅，则此振幅所对应的频率为驻波频率，并根据声波在空气中的传播速度、驻波的频率计算L值。

发明内容

为了解决以上出现的液位测量装置成本高、安装不便和精度较低的问题，本发明提供了一种安装方便、快捷并且测量精度较高的超声波液位测量装置。

本发明的一种超声波液位检测装置，其特征在于，包括导波管、信号处理控制芯片、声波发生单元、声波接收单元、模拟/数字转换器；其中：

所述导波管与所述信号处理控制芯片相连，所述信号处理控制芯片与所述声波发生单元相连，所述声波发生单元与所述声波接收单元相连，所述声波接收单元与所述模拟/数字转换器相连。

本发明与现有技术相比：具有安装方便快捷、测量精度较高，结构简单，性能可靠等优点。

附图说明

附图1是本发明液位检测装置的结构示意图。

具体实施方式

图1是本发明液位检测装置的结构示意图，本发明的液位检测装置，其特征在于，包括导波管1、信号处理控制芯片2、声波发生单元3、声波接收单元4、模拟/数字转换器5。本发明的一种液位检测装置，包括导波管，所述导波管下端插入被测液体中；信号处理控制芯片；声波发生单元，接收信号处理控制芯片发送的控制指令，产生信号处理控制芯片所指定频率的声音信号兵向导波管内发送；声波接收单元，位于声波发生单元的下方，并位于导波管内，声波接收单元所在的位置设为测量基准点，此点与液面的距离为L；模拟/数字转换器，将声波接收单元传送来的声音信号转换为数字信号发送回信号处理控制芯片；其特征在于：所述信号处理芯片采用正态分布算法对采集到的声音信号频率进行分析、确定一个出现概率最高的声音信号频率：根据采集到的信号确定信号的频率分布范围，去顶在最大量程时入射声波与反射声波在测量基准点所能产生第一次驻波时的频率，此频率为出现概率最高的音频信号的频率；向声波发生单元发送从该频率所对应的控制指令，控制声波发生单元产生两个或者两个以上周期的控制指令所指定的声音信号；所述声波接收单元接收到基准点的声音信号，将声音信号以电信号的形式传送给滤波器，所述滤波器将电信号送给模拟/数字转换器转换成数字信号送到所述信号处理控制芯片；所述信号处理控制芯片记录下该频率的声音在基准点的振幅，将该频率的声音振幅与前一次所记录的频率声音振幅进行比较，找出第一个出现的最小振幅，并将此最小的振幅进行储存，则此最小振幅的声波所对应的的频率为驻波的频率，并根据声波在空气中的传播速度、驻波的频率和公式计算出L的数值。

Claims (1)

1.一种液位检测装置，其特征在于，包括导波管(1)、信号处理控制芯片(2)、声波发生单元(3)、声波接收单元(4)、模拟/数字转换器(5)；其中：

所述导波管(1)与所述信号处理控制芯片(2)相连，所述信号处理控制芯片(2)与所述声波发生单元(3)相连，所述声波发生单元(3)与所述声波接收单元(4)相连，所述声波接收单元(4)与所述模拟/数字转换器(5)相连。