CN105181068A - 基于超声波的液体体积测量装置、方法及监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种基于超声波的液体体积测量装置、方法及监控方法，所述测量方法包括：测量步骤：利用第一超声波对液体的液面高度进行测量，并根据测量所得的液面高度值从预先存储的液面高度与液体体积的关系表中调出对应的液体体积值。本发明实施例通过根据测量所得的液面高度值从液面高度与液体体积的关系表中调出对应的液体体积值，进而达到了能对各种容器尤其是不规则容器内的液体体积通过超声波进行实时测量和监控，且测量数据精确的技术效果。
Description
技术领域
[0001] 本发明涉及超声波技术领域，尤其涉及一种基于超声波的液体体积测量装置、方法及监控方法。
背景技术
[0002] 现有超声波液位测量虽然可以实时测量容器内的液位高度，但绝大部分的容器是不规则的，所以无法根据测量所得液位高度测算、监控容器内的液体体积，即使是非常规整的容器，超声波探头也存在着占量程的1%至5%左右的检测盲区，因而还是无法实时测量、监控容器内的液体体积；现有的超声波流量计虽然可以测量体积，但是也只能测量流入和/或流出容器的液体体积。
[0003] 现有技术并不能对各种容器尤其是不规则容器内的液体体积进行实时测量和监控。
发明内容
[0004] 本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了能对各种容器尤其是不规则容器内的液体体积进行实时测量和监控，测量数据精确的基于超声波的液体体积测量装置、方法及监控方法。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种基于超声波的液体体积方法，包括:
测量步骤:利用第一超声波对液体的液面高度进行测量，并根据测量所得的液面高度值从预先存储的液面高度与液体体积的关系表中调出对应的液体体积值。
[0006] 进一步地，所述测量步骤之前包括初始化步骤，所述初始化步骤包括:
注液子步骤:对容器注入液体，使液体由第一液面高度升为第二液面高度，注液过程中利用第一超声波对液面高度实时进行测量和记录，且同时利用第二超声波对所注入液体实时进行体积测量和记录；及
关系表建立子步骤:根据同步测量记录数据建立液面高度和液体体积一一对应匹配的所述关系表。
[0007] 进一步地，第一液面高度为容器全空状态时的液面高度，第二液面高度为容器全满状态时的液面高度。
[0008] 进一步地，测量步骤之后还包括:
显示步骤:通过有线和/或无线方式接收所述液体体积值，并显示出来。
[0009] 此外，本发明实施例还提供了一种基于超声波的液体体积监控方法，所述基于超声波的液体体积监控方法包括如上所述的基于超声波的液体体积方法，还包括:
提醒步骤:根据用户输入的请求指令或在液体体积值达到预定阈值时发出提醒。
[0010] 进一步地，提醒步骤中，根据预先存储或测量的单位里程液体消耗量计算并发出还可行使里程提醒；和/或根据预先存储或测量的单位时间液体消耗量计算并发出还可行使时间提醒。
[0011] 另外，本发明实施例还提供了一种基于超声波的液体体积测量装置，所述基于超声波的液体体积测量装置包括:
超声波探头贴合安装于容器底壁外表面，对容器内液体的液面高度进行测量的超声波液位计；
存储有液面高度与液体体积的关系表的存储模块；及
电连接于所述超声波液位计和存储模块，根据测量所得的液面高度值从液面高度与液体体积的关系表中调出对应的液体体积值的控制器。
[0012] 进一步地，所述基于超声波的液体体积测量装置还包括:
安装于容器的注液管路上，对所注入液体实时进行体积测量和记录的超声波流量计；其中，控制器还用于在对容器注入液体时，根据同步测量记录的液面高度值和液体体积值建立液面高度和液体体积一一对应匹配的关系表。
[0013] 进一步地，所述基于超声波的液体体积测量装置还包括通过有线和/或无线方式连接于所述控制器，接收并显示所述液体体积值的显示装置。
[0014] 本发明实施例通过根据测量所得的液面高度值从预先存储的液面高度与液体体积的关系表中调出对应的液体体积值，进而达到了能对各种容器尤其是不规则容器内的液体体积通过超声波进行实时测量和监控，且测量数据精确的技术效果。
附图说明
[0015]图1是本发明实施例的基于超声波的液体体积方法的流程示意图。
[0016]图2是本发明实施例的初始化步骤的流程示意图。
[0017]图3是本发明实施例的基于超声波的液体体积测量装置的结构示意图。
[0018] 附图标号说明初始化步骤Si 注液子步骤Sll
关系表建立子步骤S12 测量步骤S2 显示步骤S3 超声波液位计10 存储模块20 控制器30 超声波流量计40 显示装置50。
具体实施方式
[0019] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0020] 请参照图1，本发明实施例的提供的一种基于超声波的液体体积方法，所述液体也可为流体，所述流体可以是燃油和燃油蒸汽、水、海水、酸碱液或浆液之类的均匀液体，可以是导电或非导电，有腐蚀性或无腐蚀性的液体，所述燃油优选为汽油、柴油等，所述基于超声波的液体体积方法包括以下几个步骤。
[0021] 初始化步骤S1:进行初始化操作。初始化步骤SI通过对容器注入液体的过程中实时对液面高度和注入液体的体积进行测量，以建立起一个液面高度和液体体积一一对应匹配的关系表，为后续通过测量液面高度获知液体体积提供数据支撑。具体地，请一并参照图2，所述初始化步骤SI包括注液子步骤Sll和关系表建立子步骤S12。
[0022] 注液子步骤Sll:对容器注入液体，使液体由第一液面高度升为第二液面高度，注液过程中利用第一超声波对液面高度实时进行测量和记录，且同时利用第二超声波对所注入液体实时进行体积(流量)测量和记录。其中，第一液面高度为容器全空状态时的液面高度，第二液面高度为容器全满状态时的液面高度，也即将容器由空注满。优选地，在容器为规则容器(如圆柱体)时，则可以直接根据液面高度与对应液体体积的函数关系实时算出液体体积，或者预先建立并存储所述关系表。优选地，在已知容器内液体体积值的前提下，也可将容器由非空的第一液面高度注至全满的第二液面高度，或者，也可将容器由非空的第一液面高度注至非空的第二液面高度，但在建立所述关系表时对应的液体体积值需加上已知容器内液体体积值。
[0023] 关系表建立子步骤S12:根据同步测量记录数据建立液面高度和液体体积一一对应匹配的关系表。
[0024] 测量步骤S2:利用第一超声波对液体的液面高度进行测量，并根据测量所得的液面高度值从预先存储的液面高度与液体体积的关系表中调出对应的液体体积值。
[0025] 显示步骤S3:通过有线和/或无线方式接收所述液体体积值，并显示出来。
[0026] 本发明实施例还提供了一种基于超声波的液体体积监控方法，所述基于超声波的液体体积监控方法包括如上所述的基于超声波的液体体积方法，还包括:提醒步骤:根据用户输入的请求指令或在液体体积值达到预定阈值时发出提醒。具体地，根据用户输入的请求指令如根据用户的按键操作，或在液体体积值达到预定阈值时如5L时发出声音、闪光和文字方式中的一种或多种警示提醒。
[0027] 进一步地，提醒步骤中，根据预先存储或测量的单位里程液体消耗量计算并发出还可行使里程提醒；和/或根据预先存储或测量的单位时间液体消耗量计算并发出还可行使时间提醒。例如，如测量当前液体体积到达预定阈值5L时，显示屏弹出“还剩余5L油，预计还可行使60公里，请尽快加油！ ”的文字提示。
[0028] 本发明实施例还提供了一种基于超声波的液体体积测量装置，请参照图3，所述基于超声波的液体体积测量装置包括超声波液位计10、存储模块20及控制器30。
[0029] 超声波液位计10的超声波探头贴合安装于容器底壁外表面，用于对容器内液体的液面高度进行测量。具体地，外贴式的超声波探头，无需在容器上打孔，通过贴合安装于燃油油箱壁的正下方，透过油箱的钢、铁、玻璃、朔料或玻璃钢材料的油箱壁，连续、精确地测量罐内的燃油位，测量高度可达2米，完全不接触罐内的燃油和燃油蒸汽，没有安全隐患，实现了真正的隔离测量。超声波液位计10的原理为:超声波液位计10在其主控单元的控制下，超声波探头向被测物体发射一束超声波脉冲，声波被物体表面反射，部分反射回波由超声波探头接收并转换为电信号，从第一超声波发射到被重新被接收，其时间与探头至被测物体的距离成正比，主控单元检测所述时间，并根据已知的声速计算出被测距离。优选地，由于温度对声速具有较大的影响，所以超声波液位计10会先测量环境温度，再根据当前温度对声速参数进行修正。
[0030] 作为一种实施方式，所述基于超声波的液体体积测量装置还包括用于发射第二超声波进行体积(流量)测量的超声波流量计40，超声波流量计40安装于容器的注液管路上，用于对所注入液体实时进行体积(流量)测量和记录。优选地，超声波流量计40采用时差法超声波流量测量技术，利用超声波在流体中顺、逆流传播速度变化引起超声波的传播时间变化，根据这两个时间来测量流速进而计算出流量；且采用了信号自动增益控制，预期到达信号的范围控制，以及对信号进行有效性检验，以正确地识别接收信号的第一个有效脉冲。
[0031] 对应地，控制器30还用于在对容器注入液体时，根据同步测量记录的液面高度值和液体体积值建立液面高度和液体体积对应匹配的关系表。
[0032] 作为一种实施方式，所述基于超声波的液体体积测量装置还包括通过有线和/或无线方式连接于所述控制器30，接收并显示所述液体体积值的显示装置50。
[0033] 优选地，所述存储模块20和控制器30集成于一控制盒内，所述控制盒上设有连接于所述控制器30的显示装置50。作为一种实施方式，控制盒内还集成有无线通讯模块，无线通讯模块遵从485通信协议、232通信协议和GPRS通信协议中的一种或多种，所述基于超声波的液体体积测量装置通过所述无线通讯模块连接于后台控制中心的上位机，上位机接收并通过其显示装置50显示所述液体体积值。作为一种实施方式，无线通讯模块中还集成有GPS模块，以获取当前位置信息并发送给所述上位机。
[0034] 综上，本发明实施例可广泛应用于物流运输车辆燃油管理、出租车燃油管理监控、加油站油罐监控、LPG油罐监控、旅游车辆燃油管理、各种货车燃油监控、各种私家车燃油管理、轮船燃油监控、航空航天燃油监控管理及无人值守发电机燃油监控等需要进行剩余液体体积测量的领域，具有测量数据精确，实现了智能测量和智能监控的目的。真正实现了非接触隔离测量，没有安全隐患，既可以在常规的环境和常规液体进行，又可以在易燃易爆、强酸强碱及强辐射环境下应用，又进一步的减少了接触式测量所带来的风险问题，而且测量精度高，安装方便，无需对容器进行开孔即可安装。此外，通过加装GPS和无线通讯模块，在后台控制中心就能对所测量的容器进行实时监控，增加了测量过程的可靠性及准确性。
[0035] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。
Claims (9)
1.一种基于超声波的液体体积方法，其特征在于，所述测量方法包括: 测量步骤:利用第一超声波对液体的液面高度进行测量，并根据测量所得的液面高度值从预先存储的液面高度与液体体积的关系表中调出对应的液体体积值。
2.如权利要求1所述的基于超声波的液体体积方法，其特征在于，所述测量步骤之前包括初始化步骤，所述初始化步骤包括: 注液子步骤:对容器注入液体，使液体由第一液面高度升为第二液面高度，注液过程中利用第一超声波对液面高度实时进行测量和记录，且同时利用第二超声波对所注入液体实时进行体积测量和记录；及 关系表建立子步骤:根据同步测量记录数据建立液面高度和液体体积一一对应匹配的所述关系表。
3.如权利要求2所述的基于超声波的液体体积方法，其特征在于，第一液面高度为容器全空状态时的液面高度，第二液面高度为容器全满状态时的液面高度。
4.如权利要求1所述的基于超声波的液体体积方法，其特征在于，测量步骤之后还包括: 显示步骤:通过有线和/或无线方式接收所述液体体积值，并显示出来。
5.一种基于超声波的液体体积监控方法，其特征在于，所述基于超声波的液体体积监控方法包括如权利要求1至4中任一项所述的基于超声波的液体体积方法，还包括: 提醒步骤:根据用户输入的请求指令或在液体体积值达到预定阈值时发出提醒。
6.如权利要求5所述的基于超声波的液体体积监控方法，其特征在于，提醒步骤中，根据预先存储或测量的单位里程液体消耗量计算并发出还可行使里程提醒；和/或根据预先存储或测量的单位时间液体消耗量计算并发出还可行使时间提醒。
7.—种基于超声波的液体体积测量装置，其特征在于，所述基于超声波的液体体积测量装置包括: 超声波探头贴合安装于容器底壁外表面，对容器内液体的液面高度进行测量的超声波液位计； 存储有液面高度与液体体积的关系表的存储模块；及 电连接于所述超声波液位计和存储模块，根据测量所得的液面高度值从液面高度与液体体积的关系表中调出对应的液体体积值的控制器。
8.如权利要求7所述的基于超声波的液体体积测量装置，其特征在于，所述基于超声波的液体体积测量装置还包括: 安装于容器的注液管路上，对所注入液体实时进行体积测量和记录的超声波流量计；其中，控制器还用于在对容器注入液体时，根据同步测量记录的液面高度值和液体体积值建立液面高度和液体体积一一对应匹配的关系表。
9.如权利要求7所述的基于超声波的液体体积测量装置，其特征在于，所述基于超声波的液体体积测量装置还包括通过有线和/或无线方式连接于所述控制器，接收并显示所述液体体积值的显示装置。
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