CN113280891B - 一种智能高精度超声波界面仪 - Google Patents
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Abstract
一种智能高精度超声波界面仪，包括控制器、超声波测量探头A、超声波测量探头B、安装块和至少1个超声波发生器，超声波测量探头A和超声波测量探头B均固定于安装块上，所述超声波测量探头A用于测量竖直方向的泥层厚度，超声波发生器设于安装块的表面，超声波发生器与控制器相连；所述安装块上部设有安装架，所述安装架上设有两个电动伸缩杆，两个电动伸缩杆均与控制器相连，两个电动伸缩杆上各固定有半个隔离罩，所述超声波测量探头B向一侧隔离罩内壁发射并接收超声波，用于测量横向的泥层浓度。本发明采用一体化设计，不用频繁拉起和下放探头，也不需要铺设额外的管道，即可实现测量探头的清洁和泥层浓度测量。
Description
技术领域
本发明属于仪器仪表技术领域，具体涉及一种智能高精度超声波界面仪。
背景技术
超声波泥水界面仪测量是由安装在水中的超声波传感器，向被水下泥表面发射一束超声波脉冲，此脉冲信号遇到泥面后反射回来，能再被传感器接收到，料浆的固形物含量越大，超声波衰减值越大，通过实时的超声波的衰减来区别液体里的不同层面。
实际使用中导致超声波泥水界面仪测量不精确主要原因是：1.超声波测量探头表面附着的污物影响超声波的发射与接收；2.有些泥层从低浓度逐渐过度到高浓度，界面不清晰。
针对上述第一个原因，需要定时对超声波测量探头进行清洗，市面上很多超声波泥水界面仪都配有自洁系统，即定期拉起探头到水面以上冲洗，存在以下问题：（1）需要另外铺水管，以及设置喷淋头等部件，不方便且增加了成本；（2）频繁的拉起和下放探头，会拉扯连接电缆，降低电缆使用寿命。
针对上述第二个原因，在软件层面采用补偿运算，虽然随着算法的进步和处理器算力的增强，误差越来越小，但终究存在一定误差，且精度高的仪器部件，受国外管控限制，购买成本较高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种智能高精度超声波界面仪，该智能高精度超声波界面仪不用频繁的频繁的拉起和下放探头，也不需要铺设额外的管道，即可实现测量探头的清洁，且可以精确的实现泥层浓度测量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能高精度超声波界面仪，包括控制器、连接电缆、电动卷盘、超声波测量探头A、超声波测量探头B、安装块和至少1个超声波发生器，所述连接线缆部分绕卷在电动卷盘上，所述电动卷盘与控制器相连，超声波测量探头A和超声波测量探头B均固定于安装块上，超声波测量探头A和超声波测量探头B均通过连接电缆与控制器相连，所述超声波测量探头A用于测量竖直方向的泥层厚度，超声波发生器设于安装块的表面，超声波发生器通过连接电缆与控制器相连；
所述安装块上部两侧各设有1个电动伸缩杆，两个电动伸缩杆均通过连接电缆与控制器相连，两个电动伸缩杆上通过连接杆各固定有1个隔离罩，隔离罩上设有与安装块对应的缺口，所述超声波测量探头B向一侧隔离罩内壁发射并接收超声波，用于测量横向的泥层浓度。
优选的，隔离罩的底部为倾斜角度不低于3度的斜底。
优选的，所述连接电缆最里层为电缆芯，所述电缆芯由若干导线组成，每根导线外均绕有铝箔，所述电缆芯外设有聚四氟乙烯薄膜层，所述聚四氟乙烯薄膜层外设有阻水纱层，所述阻水纱层外设有高温硫化硅橡胶层，所述高温硫化硅橡胶层内均布有若干高密度聚乙烯纤维绳。
优选的，所述控制器为单片机。
优选的，超声波发生器的功率不低于50W。
优选的，所述安装块顶部设有安装框架，所述安装框架和连接电缆之间设有若干高强度斜拉绳。
优选的，两个连接杆也是电动可伸缩结构，且与控制器相连。
基于界面仪的原理，超声波测量探头B向一侧隔离罩竖直的内壁发射并接收超声波，可以测量横向的泥层浓度，当出现从低浓度逐渐过度到高浓度，界面不清晰的问题时，可将探头下降到该高度，对该高度的泥层浓度进行精确测量，下降过程也可以进行连续的测量。还可以对超声波测量探头A的数据测量的浓度进行对比验证。
由于设备一般设置在上部清液中，每隔一段时间，超声波测量探头表面污垢沉积到一定程度，两个电动伸缩杆收缩，使隔离罩合在一块，两个超声波测量探头处在一个相对密闭的环境中，然后开启超声波发生器，高速震荡隔离罩内的液体，对两个超声波测量探头进行清洗，可以反复打开、关闭隔离罩，进行多次清洗，这样就可以保证两个超声波测量探头以及隔离罩内壁的清洁，保证测量的准确性。
优选方案中，隔离罩采用斜底，便于清洗后脏物的排除；连接电缆的外护套均布有高密度聚乙烯纤维绳，大大增强了电缆的结构强度和使用寿命；顶部的安装架和斜拉绳的设计可以大大提高设备在水中的稳定性，连接杆也是电动可伸缩结构，正常工作情况下，将隔离罩升起，防止隔离罩影响超声波测量探头A，使隔离罩选择的尺寸类型更多。
本发明的有益效果是：采用一体化设计，不用频繁拉起和下放探头，也不需要铺设额外的管道，即可实现测量探头的清洁和泥层浓度精确测量。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的俯视图。
图3是进行清洗时本发明的结构示意图。
图4是实例2连接电缆的结构示意图。
图5是实例2的结构示意图
图中：1.连接电缆，2.电动伸缩杆，3.隔离罩，4.安装块，5.超声波发生器，6.超声波测量探头B，7.超声波测量探头A，8.连接杆，9.导线，10.聚四氟乙烯薄膜层，11.阻水纱层，12.高温硫化硅橡胶层，13.高密度聚乙烯纤维绳，14.安装框架，15.高强度斜拉绳。
具体实施方式
实例1
图1、图2和图3中是一种智能高精度超声波界面仪，图中1.连接电缆，2.电动伸缩杆，3.隔离罩，4.安装块，5.超声波发生器，6.超声波测量探头B，7.超声波测量探头A，8.连接杆，包括控制器、连接电缆、电动卷盘、超声波测量探头A、超声波测量探头B、安装块和至少1个超声波发生器，所述连接线缆部分绕卷在电动卷盘上，所述电动卷盘与控制器相连，超声波测量探头A和超声波测量探头B均固定于安装块上，超声波测量探头A和超声波测量探头B均通过连接电缆与控制器相连，所述超声波测量探头A用于测量竖直方向的泥层厚度，超声波发生器设于安装块的表面，超声波发生器通过连接电缆与控制器相连；
所述安装块上部两侧各设有1个电动伸缩杆，两个电动伸缩杆均通过连接电缆与控制器相连，两个电动伸缩杆上通过连接杆各固定有1个隔离罩，隔离罩上设有与安装块对应的缺口，所述超声波测量探头B向一侧隔离罩内壁发射并接收超声波，用于测量横向的泥层浓度。
本实例中，隔离罩的底部为倾斜角度5度的斜底。
本实例中，所述控制器为西门子 AT89C4051单片机，单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。。
本实例中，超声波发生器的功率为150W。
实例2
图3和图4中是一种智能高精度超声波界面仪，图中：1.连接电缆，2.电动伸缩杆，3.隔离罩，4.安装块，5.超声波发生器，6.超声波测量探头B，7.超声波测量探头A，8.连接杆，9.导线，10.聚四氟乙烯薄膜层，11.阻水纱层，12.高温硫化硅橡胶层，13.高密度聚乙烯纤维绳，14.安装框架，15.高强度斜拉绳。包括控制器、连接电缆、电动卷盘、超声波测量探头A、超声波测量探头B、安装块和至少1个超声波发生器，所述连接线缆部分绕卷在电动卷盘上，所述电动卷盘与控制器相连，超声波测量探头A和超声波测量探头B均固定于安装块上，超声波测量探头A和超声波测量探头B均通过连接电缆与控制器相连，所述超声波测量探头A用于测量竖直方向的泥层厚度，超声波发生器设于安装块的表面，超声波发生器通过连接电缆与控制器相连；
所述安装块上部两侧各设有1个电动伸缩杆，两个电动伸缩杆均通过连接电缆与控制器相连，两个电动伸缩杆上通过连接杆各固定有1个隔离罩，隔离罩上设有与安装块对应的缺口，所述超声波测量探头B向一侧隔离罩内壁发射并接收超声波，用于测量横向的泥层浓度。
本实例中，隔离罩的底部为倾斜角度6度的斜底。
本实例中，所述连接电缆最里层为电缆芯，所述电缆芯由若干导线组成，每根导线外均绕有铝箔，所述电缆芯外设有聚四氟乙烯薄膜层，所述聚四氟乙烯薄膜层外设有阻水纱层，所述阻水纱层外设有高温硫化硅橡胶层，所述高温硫化硅橡胶层内均布有若干高密度聚乙烯纤维绳。
本实例中，所述控制器为单片机。
本实例中，超声波发生器的功率为200W。
本实例中，所述安装块顶部设有安装框架，所述安装框架和连接电缆之间设有若干高强度斜拉绳。
本实例中，两个连接杆也是电动可伸缩结构，且与控制器相连。
Claims (7)
1.一种智能高精度超声波界面仪，包括控制器、连接电缆、电动卷盘、超声波测量探头A、超声波测量探头B、安装块和至少1个超声波发生器，所述连接线缆部分绕卷在电动卷盘上，所述电动卷盘与控制器相连，其特征是：超声波测量探头A和超声波测量探头B均固定于安装块上，超声波测量探头A和超声波测量探头B均通过连接电缆与控制器相连，所述超声波测量探头A用于测量竖直方向的泥层厚度，超声波发生器设于安装块的表面，超声波发生器通过连接电缆与控制器相连；
所述安装块上部两侧各设有1个电动伸缩杆，两个电动伸缩杆均通过连接电缆与控制器相连，两个电动伸缩杆上通过连接杆各固定有1个隔离罩，隔离罩上设有与安装块对应的缺口，所述超声波测量探头B向一侧隔离罩内壁发射并接收超声波，用于测量横向的泥层浓度；
每隔一段时间，超声波测量探头表面污垢沉积到一定程度，两个电动伸缩杆收缩，使隔离罩合在一块，两个超声波测量探头处在一个相对密闭的环境中，然后开启超声波发生器，高速震荡隔离罩内的液体，对两个超声波测量探头进行清洗。
2.根据权利要求1所述的一种智能高精度超声波界面仪，其特征是：隔离罩的底部为倾斜角度不低于3度的斜底。
3.根据权利要求1所述的一种智能高精度超声波界面仪，其特征是：所述连接电缆最里层为电缆芯，所述电缆芯由若干导线组成，每根导线外均绕有铝箔，所述电缆芯外设有聚四氟乙烯薄膜层，所述聚四氟乙烯薄膜层外设有阻水纱层，所述阻水纱层外设有高温硫化硅橡胶层，所述高温硫化硅橡胶层内均布有若干高密度聚乙烯纤维绳。
4.根据权利要求1所述的一种智能高精度超声波界面仪，其特征是：所述控制器为单片机。
5.根据权利要求1所述的一种智能高精度超声波界面仪，其特征是：超声波发生器的功率不低于50W。
6.根据权利要求1所述的一种智能高精度超声波界面仪，其特征是：所述安装块顶部设有安装框架，所述安装框架和连接电缆之间设有若干高强度斜拉绳。
7.根据权利要求1所述的一种智能高精度超声波界面仪，其特征是：两个连接杆也是电动可伸缩结构，且与控制器相连。
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