CN113432674B - 一种基于声呐的容器液位探测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于声呐的容器液位探测系统，涉及液位探测技术领域。本发明包括多个测算声呐，所述测算声呐设置在容器顶部位置；核算声呐，其设置在容器的周侧；驱动单元，所述驱动单元用于驱动核算声呐上升至与测算声呐采集的液位高度处；测算数据采集单元，其用于液位数据的核算，并将核算结果传输至主处理器。本发明通过采用多个测算声呐，所述测算声呐设置在容器顶部位置；用于初步的测定所在液面位置；该技术通过现有技术中的声呐来予以实现，之后通过设置好对应位置的核算声呐，在容器的周侧；具体通过驱动单元用于驱动核算声呐上升至与测算声呐采集的液位高度处；对测量的液位数据进行验证，并根据验证结果调整测算声呐的位置分布。
Description
技术领域
本发明属于液位探测技术领域，特别是涉及一种基于声呐的容器液位探测系统。
背景技术
储液罐是储存液体物料的容器，且通常是密闭的、不透明的容器，不能直接看到容器的内部，就算将容器改成透明的，时刻的对液位进行监测也将耗费大量人力，但是对容器内的液体的储存量进行监测，是必要的。
声呐波液位计是由微处理器控制的数字液位仪表，如中国专利CN108955827A公开了一种新型声呐波液位计，包括声呐波液位计本体，缓冲装置的底部设置有竖直连接杆，声呐波液位计本体下方的左侧开设有开口向下的凹槽，凹槽的内顶部固定连接有等距离分布的缓冲装置，竖直连接杆的底端固定连接有支撑块，支撑块底部的左右两侧均设置有L形杆。通过挂绳和防掉挂钩的配合使用，可使当工作人员在双手被占用时，将声呐波液位计套在手上或者挂在衣服上即可，当需要使用呐波液位计时，将L形杆从卡槽内取下即可，实现了便于安装、卸载和携带声呐波液位计的目的，有效的防止了在携带过程中声呐波液位计掉落的危险，同时不影响声呐波液位计的正常使用。又如中国专利CN105067084A公开了一种利用声波传输进行液体液位检测的方法，包括以下具体步骤：利用声波在液体中无损耗传输特性，而设计的一种液体液位检测方法，方能方便快捷的对液体液位进行检测。
但是如何精准的探测容器内的液体液位信息，还缺乏有效的技术手段。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于声呐的容器液位探测系统。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于声呐的容器液位探测系统，包括：
多个测算声呐，所述测算声呐设置在容器顶部位置；
核算声呐，其设置在容器的周侧；
驱动单元，所述驱动单元用于驱动核算声呐上升至与测算声呐采集的液位高度处；
测算数据采集单元，其用于液位数据的核算，并将核算结果传输至主处理器。
所述测算声呐采用3个，分别安装在容器顶部任意三个位置处，测算声呐、核算声呐在测量中：
声呐波脉冲的产生：通过测算声呐或核算声呐产生液位检测所需要的声呐波脉冲信号；
声呐波脉冲信号的发射，所述声呐波脉冲信号通过发射传感器发射出去并在液体的表面进行传输；
声呐波脉冲信号的接收，在液体表面传输的声呐波脉冲信号将被发射传感器接收；
声呐波脉冲信号的处理，反射传感器接收到声呐波脉冲信号后通过信号转换模块将声呐波脉冲信号换成电信号，通过声呐波脉冲信号的发射和接收之间的时间来计算测算声呐到被测液体表面的距离。
所述测算声呐、核算声呐进行液位探测的步骤为：
进入调整阶段：
步骤T001：由发射传感器发射声呐波脉冲信号，经传输媒介传输到容器内的液体表面，被反射回发射传感器；
步骤T001：通过矫正模块对发射和接收的声呐波脉冲信号进行相位判断，并产生矫正信号；
步骤T002：矫正模块根据相位判断结果，生成调控信号；
步骤T003：通过矫正模块将调控信号回传至主处理器，所述主处理器调整声呐波脉冲信号，直至相位判断的结果为：相位误差为0；
步骤T004：进入测量阶段，通过声呐波脉冲信号的发射和接收之间的时间来计算测算声呐到被测液体表面的距离。
进一步地，所述测算声呐用于产生并接收声呐波脉冲信号，测算声呐分别为测算声呐一、测算声呐二、测算声呐三，其中：
在测算声呐一的往返行程时间期间对测算声呐二的产生的声呐波脉冲信号的脉冲进行计数；
在接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号一的时间点至接收到从容器内液体表面反射测算声呐二产生的声呐波脉冲信号二的时间点的时间段期间，对测算声呐二产生的声呐波脉冲信号二的脉冲进行计数；
在接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号二的时间点至接收到从容器内液体表面反射测算声呐三产生的声呐波脉冲信号三的时间点的时间段期间，对测算声呐三产生的声呐波脉冲信号三的脉冲进行计数；
所述往返行程时间为从测算声呐向容器内液体表面发射声呐波脉冲信号的时间点到接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号的时间点；
基于计数结果与往返行程时间计算容器内的液位高度。
进一步地，所述核算声呐用于获取到测算声呐测算得到的液位高度，并对液位高度进行核算处理，核算处理的具体步骤为：
SS1：获取到测算声呐测量得到的液位高度；
SS2：驱动若干个核算声呐的位置升降到在对应液位高度所在圆周线范围内，具体个数设置为三个；
SS3：之后利用核算声呐对容器发出探测，若检测到返回的液面与核算声呐位置均小于X1，则产生正确信号，否则跳转至步骤SS4；X1为预设数值，具体为容器壁的厚度数据；
SS4：重新设定测算声呐的位置，按照前述步骤重新测量液位高度；
SS5：得到新的液位高度之后，重复步骤SS1-SS5，直到产生正确信号；
SS6：完成位置核算，将得到的液位高度标记为测量液位。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过采用多个测算声呐，所述测算声呐设置在容器顶部位置；用于初步的测定所在液面位置；该技术通过现有技术中的声呐来予以实现，之后通过设置好对应位置的核算声呐，在容器的周侧；具体通过驱动单元用于驱动核算声呐上升至与测算声呐采集的液位高度处；
对测量的液位数据进行验证，并根据验证结果调整测算声呐的位置分布，最终测量得到准确的液面位置，本发明简单有效，且易于实用。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”、“侧”、“端”、“底”等指示方位或位置关系，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组件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。
请参阅图1所示，实施例一：本发明为一种基于声呐的容器液位探测系统，包括：
多个测算声呐，所述测算声呐设置在容器顶部位置；
测算数据采集单元，其用于液位数据的核算，并将核算结果传输至主处理器。
所述测算声呐采用3个，分别安装在容器顶部任意三个位置处，测算声呐、核算声呐在测量中：
声呐波脉冲的产生：通过测算声呐或核算声呐产生液位检测所需要的声呐波脉冲信号；
声呐波脉冲信号的发射，所述声呐波脉冲信号通过发射传感器发射出去并在液体的表面进行传输；
声呐波脉冲信号的接收，在液体表面传输的声呐波脉冲信号将被发射传感器接收；
声呐波脉冲信号的处理，反射传感器接收到声呐波脉冲信号后通过信号转换模块将声呐波脉冲信号换成电信号，通过声呐波脉冲信号的发射和接收之间的时间来计算测算声呐到被测液体表面的距离；
所述测算声呐、核算声呐进行液位探测的步骤为：
进入调整阶段：
步骤T001：由发射传感器发射声呐波脉冲信号，经传输媒介传输到容器内的液体表面，被反射回发射传感器；
步骤T001：通过矫正模块对发射和接收的声呐波脉冲信号进行相位判断，并产生矫正信号；
步骤T002：矫正模块根据相位判断结果，生成调控信号；
步骤T003：通过矫正模块将调控信号回传至主处理器，所述主处理器调整声呐波脉冲信号，直至相位判断的结果为：相位误差为0；
步骤T004：进入测量阶段，通过声呐波脉冲信号的发射和接收之间的时间来计算测算声呐到被测液体表面的距离；
所述测算声呐用于产生并接收声呐波脉冲信号，测算声呐分别为测算声呐一、测算声呐二、测算声呐三，其中：
在测算声呐一的往返行程时间期间对测算声呐二的产生的声呐波脉冲信号的脉冲进行计数；
在接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号一的时间点至接收到从容器内液体表面反射测算声呐二产生的声呐波脉冲信号二的时间点的时间段期间，对测算声呐二产生的声呐波脉冲信号二的脉冲进行计数；
在接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号二的时间点至接收到从容器内液体表面反射测算声呐三产生的声呐波脉冲信号三的时间点的时间段期间，对测算声呐三产生的声呐波脉冲信号三的脉冲进行计数；
所述往返行程时间为从测算声呐向容器内液体表面发射声呐波脉冲信号的时间点到接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号的时间点；
基于计数结果与往返行程时间计算容器内的液位高度。
作为本发明的另一实施例，本发明还可以采用下述方案：
一种基于声呐的容器液位探测系统，包括：
多个测算声呐，所述测算声呐设置在容器顶部位置；
核算声呐，其设置在容器的周侧；
驱动单元，所述驱动单元用于驱动核算声呐上升至与测算声呐采集的液位高度处；
测算数据采集单元，其用于液位数据的核算，并将核算结果传输至主处理器。
所述测算声呐采用3个，分别安装在容器顶部任意三个位置处，测算声呐、核算声呐在测量中：
声呐波脉冲的产生：通过测算声呐或核算声呐产生液位检测所需要的声呐波脉冲信号；
声呐波脉冲信号的发射，所述声呐波脉冲信号通过发射传感器发射出去并在液体的表面进行传输；
声呐波脉冲信号的接收，在液体表面传输的声呐波脉冲信号将被发射传感器接收；
声呐波脉冲信号的处理，反射传感器接收到声呐波脉冲信号后通过信号转换模块将声呐波脉冲信号换成电信号，通过声呐波脉冲信号的发射和接收之间的时间来计算测算声呐到被测液体表面的距离；
所述测算声呐、核算声呐进行液位探测的步骤为：
进入调整阶段：
步骤T001：由发射传感器发射声呐波脉冲信号，经传输媒介传输到容器内的液体表面，被反射回发射传感器；
步骤T001：通过矫正模块对发射和接收的声呐波脉冲信号进行相位判断，并产生矫正信号；
步骤T002：矫正模块根据相位判断结果，生成调控信号；
步骤T003：通过矫正模块将调控信号回传至主处理器，所述主处理器调整声呐波脉冲信号，直至相位判断的结果为：相位误差为0；
步骤T004：进入测量阶段，通过声呐波脉冲信号的发射和接收之间的时间来计算测算声呐到被测液体表面的距离；
所述测算声呐用于产生并接收声呐波脉冲信号，测算声呐分别为测算声呐一、测算声呐二、测算声呐三，其中：
在测算声呐一的往返行程时间期间对测算声呐二的产生的声呐波脉冲信号的脉冲进行计数；
在接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号一的时间点至接收到从容器内液体表面反射测算声呐二产生的声呐波脉冲信号二的时间点的时间段期间，对测算声呐二产生的声呐波脉冲信号二的脉冲进行计数；
在接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号二的时间点至接收到从容器内液体表面反射测算声呐三产生的声呐波脉冲信号三的时间点的时间段期间，对测算声呐三产生的声呐波脉冲信号三的脉冲进行计数；
所述往返行程时间为从测算声呐向容器内液体表面发射声呐波脉冲信号的时间点到接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号的时间点；
基于计数结果与往返行程时间计算容器内的液位高度；
所述核算声呐用于获取到测算声呐测算得到的液位高度，并对液位高度进行核算处理，核算处理的具体步骤为：
SS1：获取到测算声呐测量得到的液位高度；
SS2：驱动若干个核算声呐的位置升降到在对应液位高度所在圆周线范围内，具体个数设置为三个；
SS3：之后利用核算声呐对容器发出探测，若检测到返回的液面与核算声呐位置均小于X1，则产生正确信号，否则跳转至步骤SS4；X1为预设数值，具体为容器壁的厚度数据；
SS4：重新设定测算声呐的位置，按照前述步骤重新测量液位高度；
SS5：得到新的液位高度之后，重复步骤SS1-SS5，直到产生正确信号；
SS6：完成位置核算，将得到的液位高度标记为测量液位。
作为本发明的另一实施例：
一种基于声呐的容器液位探测系统，包括：
多个测算声呐，所述测算声呐设置在容器顶部位置；
核算声呐，其设置在容器的周侧；
驱动单元，所述驱动单元用于驱动核算声呐上升至与测算声呐采集的液位高度处；
测算数据采集单元，其用于液位数据的核算，并将核算结果传输至主处理器。
所述测算声呐采用5个，分别安装在容器顶部的中间圆周线所在位置处，且呈均匀设置，测算声呐、核算声呐在测量中：
声呐波脉冲的产生：通过测算声呐或核算声呐产生液位检测所需要的声呐波脉冲信号；
声呐波脉冲信号的发射，所述声呐波脉冲信号通过发射传感器发射出去并在液体的表面进行传输；
声呐波脉冲信号的接收，在液体表面传输的声呐波脉冲信号将被发射传感器接收；
声呐波脉冲信号的处理，反射传感器接收到声呐波脉冲信号后通过信号转换模块将声呐波脉冲信号换成电信号，通过声呐波脉冲信号的发射和接收之间的时间来计算测算声呐到被测液体表面的距离；
所述测算声呐、核算声呐进行液位探测的步骤为：
进入调整阶段：
步骤T001：由发射传感器发射声呐波脉冲信号，经传输媒介传输到容器内的液体表面，被反射回发射传感器；
步骤T001：通过矫正模块对发射和接收的声呐波脉冲信号进行相位判断，并产生矫正信号；
步骤T002：矫正模块根据相位判断结果，生成调控信号；
步骤T003：通过矫正模块将调控信号回传至主处理器，所述主处理器调整声呐波脉冲信号，直至相位判断的结果为：相位误差为0；
步骤T004：进入测量阶段，通过声呐波脉冲信号的发射和接收之间的时间来计算测算声呐到被测液体表面的距离；
所述测算声呐用于产生并接收声呐波脉冲信号，测算声呐分别为测算声呐一、测算声呐二、测算声呐三，其中：
在测算声呐一的往返行程时间期间对测算声呐二的产生的声呐波脉冲信号的脉冲进行计数；
在接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号一的时间点至接收到从容器内液体表面反射测算声呐二产生的声呐波脉冲信号二的时间点的时间段期间，对测算声呐二产生的声呐波脉冲信号二的脉冲进行计数；
在接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号二的时间点至接收到从容器内液体表面反射测算声呐三产生的声呐波脉冲信号三的时间点的时间段期间，对测算声呐三产生的声呐波脉冲信号三的脉冲进行计数；
所述往返行程时间为从测算声呐向容器内液体表面发射声呐波脉冲信号的时间点到接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号的时间点；
基于计数结果与往返行程时间计算容器内的液位高度；
利用驱动单元，所述核算声呐用于获取到测算声呐测算得到的液位高度，并对液位高度进行核算处理，核算处理的具体步骤为：
SS1：获取到测算声呐测量得到的液位高度；
SS2：驱动若干个核算声呐的位置升降到在对应液位高度所在圆周线范围内，具体个数设置为四个，且围绕圆周线等距设置；
SS3：之后利用核算声呐对容器发出探测，若检测到返回的液面与核算声呐位置均小于X1，则产生正确信号，否则跳转至步骤SS4；X1为预设数值，具体为容器壁的厚度数据；
SS4：重新设定测算声呐的位置，按照前述步骤重新测量液位高度；
SS5：得到新的液位高度之后，重复步骤SS1-SS5，直到产生正确信号；
SS6：完成位置核算，将得到的液位高度标记为测量液位。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (3)
1.一种基于声呐的容器液位探测系统，其特征在于，包括：
多个测算声呐，所述测算声呐设置在容器顶部位置；
核算声呐，其设置在容器的周侧；
驱动单元，所述驱动单元用于驱动核算声呐上升至与测算声呐采
集的液位高度处；
测算数据采集单元，其用于液位数据的核算，并将核算结果传输
至主处理器；
所述测算声呐用于产生并接收声呐波脉冲信号，测算声呐分别为测
算声呐一、测算声呐二、测算声呐三，其中：
在测算声呐一的往返行程时间期间对测算声呐二的产生的声呐波
脉冲信号的脉冲进行计数；
在接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号一的时间点至 接收到从容器内液体表面反射测算声呐二产生的声呐波脉冲信号二的时间点的时间段期间，对测算声呐二产生的声呐波脉冲信号二的脉冲
进行计数；
在接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号二的时间点至 接收到从容器内液体表面反射测算声呐三产生的声呐波脉冲信号三的时间点的时间段期间，对测算声呐三产生的声呐波脉冲信号三的脉冲
进行计数；
所述往返行程时间为从测算声呐向容器内液体表面发射声呐波脉 冲信号的时间点到接收到从容器内液体表面反射的声呐波脉冲信号的
时间点；
基于计数结果与往返行程时间计算容器内的液位高度；
所述核算声呐用于获取到测算声呐测算得到的液位高度，并对液位
高度进行核算处理，核算处理的具体步骤为：
SS1：获取到测算声呐测量得到的液位高度；
SS2：驱动若干个核算声呐的位置升降到在对应液位高度所在圆周线范
围内，具体个数设置为三个；
SS3：之后利用核算声呐对容器发出探测，若检测到返回的液面与核算 声呐位置均小于 X1，则产生正确信号，否则跳转至步骤 SS4；X1 为预设数
值，具体为容器壁的厚度数据；
SS4：重新设定测算声呐的位置，按照前述步骤重新测量液位高度；
SS5：得到新的液位高度之后，重复步骤 SS1-SS5，直到产生正确信号；
SS6：完成位置核算，将得到的液位高度标记为测量液位。
2.根据权利要求 1 所述的一种基于声呐的容器液位探测系统，其特征 在于，所述测算声呐采用 3 个，分别安装在容器顶部任意三个位置处，
测算声呐、核算声呐在测量中：
声呐波脉冲的产生：通过测算声呐或核算声呐产生液位检测所需
要的声呐波脉冲信号；
声呐波脉冲信号的发射，所述声呐波脉冲信号通过发射传感器发
射出去并在液体的表面进行传输；
声呐波脉冲信号的接收，在液体表面传输的声呐波脉冲信号将被
发射传感器接收；
声呐波脉冲信号的处理，反射传感器接收到声呐波脉冲信号后通 过信号转换模块将声呐波脉冲信号换成电信号，通过声呐波脉冲信号
的发射和接收之间的时间来计算测算声呐到被测液体表面的距离。
3.根据权利要求 2 所述的一种基于声呐的容器液位探测系统，其特征
在于，所述测算声呐、核算声呐进行液位探测的步骤为：
进入调整阶段：
步骤 T001：由发射传感器发射声呐波脉冲信号，经传输媒介传输到
容器内的液体表面，被反射回发射传感器；
步骤 T001：通过矫正模块对发射和接收的声呐波脉冲信号进行相位判
断，并产生矫正信号；
步骤 T002：矫正模块根据相位判断结果，生成调控信号；
步骤 T003：通过矫正模块将调控信号回传至主处理器，所述主处理器
调整声呐波脉冲信号，直至相位判断的结果为：相位误差为 0；
步骤 T004：进入测量阶段，通过声呐波脉冲信号的发射和接收之间
的时间来计算测算声呐到被测液体表面的距离。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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