CN110081951A - 一种超声波测距装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超声波测距装置，包括：管体，管体的两端贯通；第一L型密封圈、第二L型密封圈，同轴安装于管体内；超声波探头，安装于第一L型密封圈和第二L型密封圈之间；探头保护圈，为圆环状，同轴固定于管体的内壁，用于固定超声波探头，探头保护圈、第二L型密封圈和管体的内壁之间形成密闭空腔；反射板，与第二L型密封圈固定连接；及挡环，安装于管体的一端内壁上；其中，反射板和第二L型密封圈能够沿着管体的轴向运动，挡环用于限制反射板和第二L型密封圈运动至管体外。本发明结构简单，实用可靠，方便快捷，可以对浑浊液体中的液位进行检测。
Description
技术领域
本发明涉及测距装置，尤其涉及一种超声波测距装置。
背景技术
由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，利用超声波测距仪检测往往比较迅速、方便。
目前工程人员也需要经常在高声波衰减、高浓度、浑浊液体中进行测距，例如在建筑工程中水泥灌注时，需要进行灌注位置的测量。然而在高浓度浑浊液体中，超声波产生困难，超声波衰减系数大，不能够有效产生和接收超声波，例如现有技术公开了一种基于超声波的便携式测距仪，但是该测距仪在浑浊液体中测距时，存在着无法有效产生超声波，以及超声波传输距离近的问题。
因此，现有技术中普通的超声波测距装置不适用于在高声波衰减、高浓度、浑浊液体中进行测距，如何能够在高声波衰减、高浓度、浑浊液体中有效产生和接收到超声波，一直是超声波在这类液体中测距的难题。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种超声波测距装置，能够在高声波衰减、高浓度、浑浊液体中进行辅助测距。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种超声波测距装置，包括：
管体，所述管体的两端贯通；
第一L型密封圈，同轴安装于所述管体内；
第二L型密封圈，同轴位于所述管体内，所述第一L型密封圈和所述第二L型密封圈的工作面相对；
超声波探头，安装于所述第一L型密封圈和第二L型密封圈之间；
探头保护圈，为圆环状，同轴固定于所述管体的内壁，用于固定所述超声波探头，所述探头保护圈、所述第二L型密封圈和所述管体的内壁之间形成密闭空腔；
反射板，与所述第二L型密封圈固定连接；及
挡环，安装于所述管体的一端内壁上；
其中，所述反射板和所述第二L型密封圈能够沿着所述管体的轴向运动，所述挡环用于限制所述反射板和所述第二L型密封圈运动至所述管体外。
优选地，所述探头保护圈包裹于所述超声波探头的外侧，所述探头保护圈和所述超声波探头通过若干所述第一固定螺钉固定于所述管体的内壁上。
优选地，还包括第一密封圈固定装置，所述第一密封圈固定装置包括中空柱状体和圆环面，所述圆环面位于所述中空柱状体的一端，所述第一密封圈固定装置的截面为L型，所述中空柱状体位于所述超声波探头与所述探头保护圈的内壁之间，所述圆环面位于所述第一L型密封圈上，将所述第一L型密封圈压紧于所述探头保护圈上。
优选地，所述探头保护圈上沿轴向设有若干通孔，若干所述通孔位于所述第一L型密封圈与所述管体的内壁之间。
优选地，还包括第二密封圈固定装置，所述第二密封圈固定装置位于所述管体的内壁上，所述第二L型密封圈和所述反射板均固定于所述第二密封圈固定装置上，所述挡环能够限制所述第二密封圈固定装置运动出所述管体外。
优选地，还包括顶盖，所述顶盖位于所述管体的另一端，所述顶盖上设有导线孔。
优选地，所述密闭空腔内注满液体。
优选地，所述液体为清水。
优选地，所述超声波探头为500KHz以下普通水浸平探头。
本发明的有益效果：
本发明通过在管体内同轴设置第一L型密封圈和第二L型密封圈，使得两个L型密封圈之间形成密闭空间，将超声波探头和反射板相对设置于密闭空间内，并使得反射板和第二密封圈能够沿着管体的内壁沿轴向移动，用于安装超声波探头的探头保护圈、管体1的内壁以及第二L型密封圈之间形成密闭空腔，使用本发明时，密闭空腔内注满液体，将本发明的测距装置置于浑浊液体中，当液位上升时，反射板和第二密封圈能够随着液位的变化而运动，由此改变反射板与超声波探头之间的距离以实现测距，解决了现有技术无法对浑浊液体中的液位进行检测的问题，并且本发明结构简单实用可靠，方便快捷。
附图说明
图1为根据本发明实施例的一种超声波测距装置的结构示意图。
图2为根据本发明实施例的一种超声波测距装置的爆炸示意图。
图3为根据本发明实施例的一种超声波测距装置的测量液位的原理示意图，其中(a)图为测量初始位置；(b)图为测试位置。
附图标记：
1.管体；2.顶盖；3.超声波探头；4.第一L型密封圈；5.第一密封圈固定装置；6.第一固定螺钉；7.探头保护套；8.反射板；9.第二固定螺钉；10.第二密封圈固定装置；11.第二L型密封圈；12.挡环。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种超声波测距装置。
根据本发明实施例的一种超声波测距装置，包括管体1、第一L型密封圈4、第二L型密封圈11、探头保护圈7、第一密封圈固定装置5、超声波探头3、第二密封圈固定装置10反射板8、挡环12、顶盖2、第二固定螺钉9和若干第一固定螺钉6。
具体地，请参阅图1至图3，管体1为中空圆柱状，内壁光滑，两端贯通，作为测距装置的壳体，第一L型密封圈4、第二L型密封圈11、探头保护圈7、第一密封圈固定装置5、超声波探头3、第二密封圈固定装置10、反射板8和挡环12均位于管体1内。
第一L型密封圈4和第二L型密封圈11和管体1同轴设置，第一L型密封圈4和第二L型密封圈11的工作面相对，起单向密封作用，使得第一L型密封圈4和第二L型密封圈11以及管体1的内壁之间形成密封腔体。
超声波探头3和反射板8上下相对设置在密封腔体内，探头保护圈7和若干第一固定螺钉6主要用于固定超声波探头3，第一密封圈固定装置5主要用于将第一L型密封圈4固定于探头保护圈7上。探头保护圈7的外侧面与管体1的内壁之间紧密贴合，使得探头保护圈7、第二L型密封圈11和管体1的内壁之间形成密闭空腔，为了使超声波探头3能够接收到超声回波，在使用本发明时，向该密闭空腔内注入液体，作为优选，该液体为清水。
具体地，探头保护圈7为圆环状，套设于超声波探头3的外侧，探头保护圈7的外侧面与管体1的内壁之间紧密贴合。第一密封圈固定装置5包括中空柱状体和圆环面，圆环面位于所述中空柱状体的一端，使得第一密封圈固定装置5的截面为L型。第一L型密封圈4的底面与探头保护圈7的上表面贴合，第一密封圈固定装置5的中空柱状体从探头保护圈7的上部插入至超声波探头3与所述探头保护圈7的内壁之间，使得第一密封圈固定装置5的圆环面与第一L型密封圈4贴合，将所述第一L型密封圈4压紧于所述探头保护圈7的顶面上。管体1上设有若干与第一固定螺钉6配合的第一螺纹通孔，若干第一固定螺钉6沿着管体1和探头保护圈7的径向伸入管体1和探头保护圈7内，并与第一密封圈固定装置5的中空柱状体外侧面抵接，使得中空柱状体压紧超声波探头3的外侧面，以实现固定超声波探头3的位置。并且第一密封圈固定装置5的中空柱状体外侧面与探头保护圈7的内壁面紧密贴合，第一密封圈固定装置5的中空柱状体的内侧面与超声波探头3的外壁面紧密贴合。本实施例中的超声波探头3为500KHz以下普通水浸平探头。
反射板8和第二L型密封圈11可在管体1内沿着管体1的轴向运动，第二密封圈固定装置10和第二固定螺钉9用于连接反射板8和第二L型密封圈11，具体地，第二密封圈固定装置10为圆盘状，第二密封圈固定装置10上若干沿轴向的螺纹通孔，包括第二螺纹通孔和第三螺纹通孔，第二螺纹通孔位于第二密封圈固定装置10的中心，第三螺纹通孔以第二密封圈固定装置10的中线为中心沿周向均匀分布，反射板8通过第二固定螺钉9和第二螺纹通孔固定于第二密封圈固定装置10的上表面，第二L型密封圈11通过若干第三固定螺钉和第三螺纹通孔固定于第二密封圈固定装置10的下表面。
由于第二密封圈固定装置10未固定于管体1上，能够沿管体1的轴向运动，因此，为了防止反射板8和第二L型密封圈11从管体1的底端口掉出管体1内，在管体1的底端口设置档环12，档环12为圆环状，同轴固定于管体1的内壁上。
顶盖2位于所述管体1的另一端，所述顶盖2上设有导线孔，用于供超声波探头3的导线引出。
由于第一L型密封圈4和第二L型密封圈11的工作面相对，所以将管体1置于浑浊液体后，浑浊液体不会进入至密封腔体内，而当浑浊液体的液位上升时，反射板8和第二L型密封圈11会随着液位而向上运动，导致密闭空腔的体积变小，因此，本发明在探头保护圈7上设有若干沿轴向的通孔，用于将密闭空腔内的清水排出，由于第一L型密封圈4的单向密封作用，清水压迫第一L型密封圈4的工作面，使得第一L型密封圈4的工作面边缘与管壁之间出现间隙，清水流入至第一L型密封圈4和顶盖2之间的管体1内，保证密封腔体内的压力与外界的压力平衡，减小反射板8向上移动的阻力。
管体1上位于第一L型密封圈4和顶盖2之间的管壁上设有若干渗漏孔，用于排出从第一L型密封圈4的工作面边缘与管壁之间的间隙流出的清水。
本发明的工作原理：
将本发明实施例的一种超声波测距装置装在距离被测液面不超过管体1中反射板8与超声波探头3最大距离的位置。当被测液面上升时，底部的高浓度浑浊液体向上移动，克服管体1中清水产生的静压力后推动反射板8和第二L型密封圈11同时向上移动，由于超声波探头3的位置固定，致使超声波接收到的反射回波声程变小，从超声探头3发射超声波到接收到回波的时间减小，从而可以计算出液位的变化。设超声波在清水中的声速为v,测得时间变化为Δt,则液位的变化为,
本发明是将高浓度浑浊液体中液位的测量通过测试装置转化为管体内部距离的测量，从而避免了在高浓度浑浊液体中测量所带来的超声波无法有效产生、以及超声波传输距离小的不足，特别适用于建筑工程中混凝土灌注位置的测量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种超声波测距装置，其特征在于，包括：
管体(1)，所述管体(1)的两端贯通；
第一L型密封圈(4)，同轴安装于所述管体(1)内；
第二L型密封圈(11)，同轴位于所述管体(1)内，所述第一L型密封圈(4)和所述第二L型密封圈(11)的工作面相对；
超声波探头(3)，安装于所述第一L型密封圈(4)和第二L型密封圈(11)之间；
探头保护圈(7)，为圆环状，同轴固定于所述管体(1)的内壁，用于固定所述超声波探头(3)，所述探头保护圈(7)、所述第二L型密封圈(11)和所述管体(1)的内壁之间形成密闭空腔；
反射板(8)，与所述第二L型密封圈(11)固定连接；及
挡环(12)，安装于所述管体(1)的一端内壁上；
其中，所述反射板(8)和所述第二L型密封圈(11)能够沿着所述管体(1)的轴向运动，所述挡环(12)用于限制所述反射板(8)和所述第二L型密封圈(11)运动至所述管体(1)外。
2.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于，所述探头保护圈(7)包裹于所述超声波探头(3)的外侧，所述探头保护圈(7)和所述超声波探头(3)通过若干所述第一固定螺钉(6)固定于所述管体(1)的内壁上。
3.根据权利要求2所述的超声波测距装置，其特征在于，还包括第一密封圈固定装置(5)，所述第一密封圈固定装置(5)包括中空柱状体和圆环面，所述圆环面位于所述中空柱状体的一端，所述第一密封圈固定装置(5)的截面为L型，所述中空柱状体位于所述超声波探头(3)与所述探头保护圈(7)的内壁之间，所述圆环面位于所述第一L型密封圈(4)上，将所述第一L型密封圈(4)压紧于所述探头保护圈(7)上。
4.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于，所述探头保护圈(7)上沿轴向设有若干通孔，若干所述通孔位于所述第一L型密封圈(4)与所述管体(1)的内壁之间。
5.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于，还包括第二密封圈固定装置(10)，所述第二密封圈固定装置(10)位于所述管体(1)的内壁上，所述第二L型密封圈(11)和所述反射板(8)均固定于所述第二密封圈固定装置(10)上，所述挡环(12)能够限制所述第二密封圈固定装置(10)运动出所述管体(1)外。
6.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于，还包括顶盖(2)，所述顶盖(2)位于所述管体(1)的另一端，所述顶盖(2)上设有导线孔。
7.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于，所述密闭空腔内注满液体。
8.根据权利要求7所述的超声波测距装置，其特征在于，所述液体为清水。
9.根据权利要求1所述的超声波测距装置，其特征在于，所述超声波探头(3)为500KHz以下普通水浸平探头。
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