CN113970594A - 超声阵列能量合成探头界面测量系统 - Google Patents

超声阵列能量合成探头界面测量系统 Download PDF

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CN113970594A CN202111250806.2A CN202111250806A CN113970594A CN 113970594 A CN113970594 A CN 113970594A CN 202111250806 A CN202111250806 A CN 202111250806A CN 113970594 A CN113970594 A CN 113970594A
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probe
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Abstract

本公开提供了一种超声阵列能量合成探头界面测量系统，包括：超声阵列探头，超声阵列探头包括N个超声探头，其中N≥4，N个超声探头设置在容器的壁体，并且沿着容器的高度方向排布，并且相邻的超声探头间隔相同或不相同预设距离，超声探头用于向容器的内部发射超声波和/或接收根据所发射的超声波生成的返回信号；以及控制装置，控制装置控制N个超声探头发射超声波，并且接收及处理返回信号，其中，容器中容纳有不同形态物质，不同形态至少包括气态、气液态、液态、固液态和固态中的两种，并且不同形态物质之间形成有界面，控制装置根据N个超声探头的返回信号的不同来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度。

Description

超声阵列能量合成探头界面测量系统
技术领域
本公开涉及一种超声阵列能量合成探头界面测量系统。
背景技术
现有的容器内部不同形态物质的界面测量通常需要插入式测量设备。例如，在容器底部安装探头测量反射波时间，从而进行测量，但是不能适用于容器底部具有固体层(例如泥层)的情况。
此外在现有方式中，也有使用单个超声探头的方式，但是单个超声探头并不能准确地检测不同形态物质之间的界面，也不能对不同形态物质所占据的空间进行检测，同时随着容器内壁上的结垢或挂料程度的增加，单个超声探头将会出现误报的情况。
发明内容
为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种超声阵列能量合成探头界面测量系统。
根据本公开的一个方面，一种超声阵列能量合成探头界面测量系统，包括：超声阵列探头，所述超声阵列探头包括N个超声探头，其中N≥4，所述N个超声探头设置在容器的壁体，并且沿着所述容器的高度方向排布，并且相邻的超声探头间隔相同或不相同预设距离，所述超声探头用于向所述容器的内部发射超声波和/或接收根据所发射的超声波生成的返回信号；以及控制装置，所述控制装置控制所述N个超声探头发射超声波，并且接收及处理所述返回信号，其中，所述容器中容纳有不同形态物质，所述不同形态至少包括气态、气液态、液态、固液态和固态中的两种，并且不同形态物质之间形成有界面，所述控制装置根据所述N个超声探头的返回信号的不同来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度。
根据本公开的至少一个实施方式，所述控制装置提供使所述超声阵列探头中的至少两个超声探头同时发射超声波的控制信号，以使得所述超声阵列探头中的至少两个超声探头同时向所述容器内部发射超声波，以将所述超声阵列探头中的至少两个超声探头发射的超声波进行功率整合使得所述容器内部获得较大功率的超声波信号；和/或所述超声阵列探头中的至少两个超声探头同时接收所述容器内发射的超声波生成的返回信号，所述控制装置将所述超声阵列探头中的至少两个超声探头同时接收到的返回信号进行模数转换后的数字信号进行叠加，从而获得一个更高能量或信噪比的返回信号。
根据本公开的至少一个实施方式，所述控制装置在同一时刻提供控制信号使至少两个超声探头进行组合同时发射超声波和/或所述控制装置在同一时刻提供控制信号使至少两个超声探头进行组合同时接收所述容器内发射的超声波生成的返回信号；其中，所述控制装置在不同时刻控制超声探头的组合不同，以便所述控制装置对不同时刻不同超声探头组合下的返回信号的不同进行处理分析，获得界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度。
根据本公开的至少一个实施方式，所述控制装置接收并处理的返回信号为所述N个超声探头发射的超声波经各层不同形态物质作用后到达容器壁体另一侧产生的返回信号，所述控制装置根据所述返回信号的不同来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度，其中，所述返回信号的不同至少为回波幅度、幅度衰减速率、回波波形、收发时间差、波阻抗中的一种。
根据本公开的至少一个实施方式，所述控制装置接收并处理的返回信号为所述N个超声探头发射的超声波经容器内上升或沉降物质和/或各层物质不同颗粒大小作用后产生的返回信号，所述控制装置根据所述返回信号的不同来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度，其中，所述返回信号的不同至少为收发频率差、回波幅度、幅度衰减速率中的一种。
根据本公开的至少一个实施方式，在确定所述不同形态物质的分界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度之后，对于某个界面层和/或某个形态物质所占据的空间高度，所述控制装置比较超声探头的返回信号与该种形态物质的返回信号的历史信号/预设信号，来确定所述容器壁体内部的结垢/挂料情况；其中，容器壁体内部的结垢/挂料情况包括是否出现结垢/挂料情形以及结垢厚度/挂料情况变化。
根据本公开的至少一个实施方式，所述容器中形成有至少一个界面，并且在每种形态物质所占据的高度空间设置有至少两个超声探头，所述控制装置根据各个高度空间中所设置的至少两个超声探头的返回信号之间的区别来确定不同形态物质的界面位置。
根据本公开的至少一个实施方式，所述N个超声探头贴附在所述容器的外表面的一侧并且每个超声探头能够发射超声波以及接收返回信号，或者所述N个超声探头贴附在所述容器的外表面的相对两侧并且一侧的超声探头用于发射超声波而另一侧的超声探头用于接收返回信号；或者所述容器的壁体上贴合或嵌合有N个声导棒，所述N个超声探头分别设置在N个声导棒上，其中所述N个声导棒设置在所述容器的壁体的一侧或者相对两侧，当所述超声探头设置在容器的一侧时，每个超声探头均能反射超声波并且接收反射信号，当所述超声探头设置在容器的相对两侧时，一侧的超声探头用于发射超声波而另一侧的超声探头用于接收返回信号。
根据本公开的至少一个实施方式，当所述N个超声探头仅设置容器的一侧时，所述控制装置包括：选通单元，所述选通单元与N个超声探头连接，并且所述选通单元被控制为在不同时刻选择N个超声探头中的一个或若干个超声探头；驱动单元，所述驱动单元能够通过所述选通单元为被选择的超声探头提供驱动信号，以便发射超声波信号及接收回波信号；处理单元，所述处理单元接收所述选通单元选择的超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；处理器，所述处理器接收并处理所述处理单元处理后的信号，以便至少得到界面位置；调试单元，所述调试单元能够接收工作人员的调试指令，并且所述超声探头能够根据所述调试指令被调试；以及通信单元，所述通信单元用于将所述处理器的处理结果传送至外部设备；其中，所述N个超声探头中的若干个超声探头共用一个驱动单元和/或处理单元。
根据本公开的至少一个实施方式，所述选通单元在一个时刻选择一个超声探头或者选择由若干个超声探头构成的一组超声探头，以便所述控制装置在不同时刻控制不同的一个超声探头或者不同的一组超声探头。
根据本公开的至少一个实施方式，当所述N个超声探头仅设置容器的一侧时，所述N个超声探头的每个超声探头包括：供电单元，所述供电单元为相应的超声探头供电；处理单元，所述处理单元接收相应的超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；探头处理器，所述探头处理器接收并处理所述处理后信号，以便得到回波信号的数字信号和/或特征信号；第一通信单元，所述通信单元接收所述数字信号和/或特征信号，并且将所述数字信号和/或特征信号发送至设置在所述超声探头的外部的所述控制装置。
根据本公开的至少一个实施方式，所述控制装置包括：第二通信单元，所述第二通信单元与所述第一通信单元进行交互通信，以便接收所述数字信号和/或特征信号；
处理器，所述处理器接收来自所述第二通信单元的所述数字信号和/或特征信号并处理所述数字信号和/或特征信号，以便至少得到界面位置；以及调试单元，所述调试单元能够接收工作人员的调试指令，并且通过所述第二通信单元将所述调试指令发送至所述第一通信单元，以便所述超声探头能够根据所述调试指令被调试。
根据本公开的至少一个实施方式，当所述N个超声探头仅设置容器的相对两侧时，发射超声波的超声探头为发射超声探头，接收返回信号的超声探头为接收超声探头，所述控制装置包括：第一选通单元，所述第一选通单元与多个发射超声探头连接，并且所述第一选通单元被控制为在不同时刻选择多个发射超声探头中的一个或若干个发射超声探头；第二选通单元，所述第二选通单元与多个接收超声探头连接，并且所述第二选通单元被控制为在不同时刻选择多个接收超声探头中的一个或若干个接收超声探头；第一驱动单元，所述第一驱动单元能够通过所述第一选通单元为被选择的发射超声探头提供驱动信号，以便发射超声波；第二驱动单元，所述第二驱动单元能够通过所述第二选通单元为被选择的接收超声探头提供驱动信号，以便接收回波信号；处理单元，所述处理单元接收所述第二选通单元选择的接收超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；处理器，所述处理器接收并处理所述处理后信号，以便至少得到界面位置；调试单元，所述调试单元能够接收工作人员的调试指令，并且所述发射超声探头和/或接收超声探头能够根据所述调试指令被调试；以及通信单元，所述通信单元用于将所述处理器的处理结果传送至外部设备。其中，多个发射超声探头中的若干个发射超声探头共用一个第一驱动单元，和/或多个接收超声探头中的若干个接收超声探头共用一个第二驱动单元和/或处理单元。
根据本公开的至少一个实施方式，所述第一选通单元在一个时刻选择一个发射超声探头或者选择由若干个发射超声探头构成的一组发射超声探头，以便所述控制装置在不同时刻控制不同的一个发射超声探头或者不同的一组发射超声探头；和/或所述第二选通单元在一个时刻选择一个接收超声探头或者选择由若干个接收超声探头构成的一组接收超声探头，以便所述控制装置在不同时刻控制不同的一个接收超声探头或者不同的一组接收超声探头。
根据本公开的至少一个实施方式，当所述N个超声探头仅设置容器的相对两侧时，发射超声波的超声探头为发射超声探头，接收返回信号的超声探头为接收超声探头，多个发射超声探头的每个发射超声探头包括：供电单元，所述供电单元为相应的发射超声探头供电；第一驱动单元，所述第一驱动单元为相应的发射超声探头提供驱动信号，以便发射超声波；以及第一通信单元，所述第一通信单元与所述控制装置进行通信，多个接收超声探头的每个接收超声探头包括：第二驱动单元，所述第二驱动单元为相应的接收超声探头提供驱动信号，以便接收回波信号；处理单元，所述处理单元接收相应的接收超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；探头处理器，所述探头处理器接收并处理所述处理后信号，以便得到回波信号的数字信号和/或特征信号；以及第二通信单元，所述第二通信单元与所述控制装置进行通信，以便将所述数字信号和/或特征信号提供至所述控制装置。
根据本公开的至少一个实施方式，所述控制装置包括：第三通信单元，所述第三通信单元与所述第一通信单元和第二通信单元进行交互通信，以便至少接收所述数字信号和/或特征信号；
处理器，所述处理器至少接收来自所述第三通信单元的所述数字信号和/或特征信号并处理所述数字信号和/或特征信号，以便至少得到界面位置；以及调试单元，所述调试单元能够接收工作人员的调试指令，并且通过所述第三通信单元将所述调试指令发送至所述第一通信单元和/或第二通信单元，以便超声探头能够根据所述调试指令被调试。
根据本公开的至少一个实施方式，所述N个超声探头中的在所述高度方向相邻的至少两个超声探头划分为一个超声探头组，从而将所述N个超声探头划分为多个超声探头组，所述控制装置包括多个子控制装置和主控制装置，每个子控制装置分别控制多个超声探头组中的一个超声探头组，并且各个子控制装置连接至所述主控制装置。
根据本公开的至少一个实施方式，所述主控制装置包括：主通信单元，所述主通信单元用于与每个子控制装置进行通信；
主处理器，所述主处理器用于接收来自每个子控制装置的信号以便至少得到界面位置；调试单元，所述调试单元能够接收工作人员的调试指令，并且超声探头能够根据所述调试指令被调试；以及输出通信单元，所述输出通信单元用于将所述主处理器的处理结果传送至外部设备。
根据本公开的至少一个实施方式，当所述N个超声探头仅设置容器的一侧时，每个子控制装置包括：子处理单元，所述子处理单元接收与该子控制装置相关的超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；子处理器，所述子处理器接收并处理所述处理后信号，以便得到回波信号的数字信号和/或特征信号；子通信单元，所述子通信单元将所述数字信号和/或特征信号发送至所述主控制装置；子选通单元，所述子选通单元与一个超声探头组中的每个超声探头连接，并且所述子选通单元被控制为在不同时刻选择该超声探头组中的一个或若干个超声探头；以及子驱动单元，所述子驱动单元能够通过所述选通单元为被选择的超声探头提供驱动信号，以便发射超声波信号及接收回波信号，其中，所述子处理单元接收所述子选通单元选择的超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号，所述子选通单元在一个时刻选择超声探头组中的一个超声探头或者选择由若干个超声探头构成的一组超声探头，以便在不同时刻控制不同的一个超声探头或者不同的一组超声探头，所述N个超声探头中的若干个超声探头共用一个子驱动单元和/或子处理单元。
根据本公开的至少一个实施方式，当所述N个超声探头仅设置容器的相对两侧时，发射超声波的超声探头为发射超声探头，接收返回信号的超声探头为接收超声探头，其中，控制所述发射超声探头的子控制装置包括：第一选通单元，所述第一选通单元与多个发射超声探头连接，并且所述第一选通单元被控制为在不同时刻选择多个发射超声探头中的一个或若干个发射超声探头；第一驱动单元，所述第一驱动单元能够通过所述第一选通单元为被选择的发射超声探头提供驱动信号，以便发射超声波；第一处理器，所述第一处理器至少用于为所述第一驱动单元提供驱动信号；以及第一通信单元，所述第一通信单元用于与所述主控制装置进行交互，控制所述接收超声探头的子控制装置包括：第二选通单元，所述第二选通单元与多个接收超声探头连接，并且所述第二选通单元被控制为在不同时刻选择多个接收超声探头中的一个或若干个接收超声探头；第二驱动单元，所述第二驱动单元能够通过所述第二选通单元为被选择的接收超声探头提供驱动信号，以便接收回波信号；处理单元，所述处理单元接收所述第二选通单元选择的接收超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；第二处理器，所述处理器接收并处理所述处理后信号，以便得到回波信号的数字信号和/或特征信号；以及第二通信单元，所述第二通信单元至少用于将所述数字信号和/或特征信号发送至所述主控制装置，其中，所述第一选通单元在一个时刻选择一个发射超声探头或者选择由若干个发射超声探头构成的一组发射超声探头，以便子控制装置在不同时刻控制不同的一个发射超声探头或者不同的一组发射超声探头；和/或所述第二选通单元在一个时刻选择一个接收超声探头或者选择由若干个接收超声探头构成的一组接收超声探头，以便子控制装置在不同时刻控制不同的一个接收超声探头或者不同的一组接收超声探头；以及多个发射超声探头中的若干个发射超声探头共用一个第一驱动单元，和/或多个接收超声探头中的若干个接收超声探头共用一个第二驱动单元和/或处理单元。
根据本公开的至少一个实施方式，所述容器为容纳有不同形态的物质的主容器；或者所述容器为测量容器，并且所述测量容器与容纳有不同形态的物质的主容器连通，以便使得所述测量容器与所述主容器具有相同的界面位置。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1示出了根据本公开的一个实施方式的超声阵列探头界面测量系统的示意图。
图2示出了根据本公开的一个实施方式的超声阵列探头界面测量系统的示意图。
图3示出了根据本公开的一个实施方式的超声阵列探头界面测量系统的示意图。
图4示出了根据本公开的一个实施方式的超声阵列探头界面测量系统的示意图。
图5示出了根据本公开的一个实施方式的超声阵列探头界面测量系统的示意图。
图6示出了根据本公开的一个实施方式的控制装置的示意图。
图7示出了根据本公开的一个实施方式的控制装置的示意图。
图8示出了根据本公开的一个实施方式的控制装置的示意图。
图9示出了根据本公开的一个实施方式的控制装置的示意图。
图10示出了根据本公开的一个实施方式的超声阵列探头界面测量系统的示意图。
图11示出了根据本公开的一个实施方式的控制装置的示意图。
图12示出了根据本公开的一个实施方式的控制装置的示意图。
图13示出了根据本公开的一个实施方式的控制装置的示意图。
图14示出了根据本公开的一个实施方式的控制装置的示意图。
图15示出了根据本公开的一个实施方式的波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。
除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。
这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更N个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
根据本公开的一个实施方式，提供了一种超声阵列探头界面测量系统。图1示出了根据本公开的一个实施方式的超声阵列探头界面测量系统10的视图。
如图1所示，超声阵列探头界面测量系统10可以包括超声阵列探头100和控制装置200。
超声阵列探头100包括N个超声探头，其中N≥4，N个超声探头设置在容器20的壁体，例如在本公开中可以贴附在壁体的外表面上。N个超声探头沿着容器20的高度方向排布，并且相邻的超声探头间隔预设距离。该预设距离可以相同，也可以不相同。此外，在本公开中，可以根据界面测量的分辨率来调整该预设距离，例如，如果界面测量的分辨率要求越高，则预设距离越小。
超声探头用于朝容器20的内部发射超声波，例如，通过贴附在外表面的超声探头通过容器外壁向容器内部发射超声波。然后超声探头可以接收根据所发射的超声波生成的返回信号。
如图1所示，超声阵列探头100可以仅设置在容器20的一侧，其中这种形式设置的超声阵列探头中的每个超声探头能够发射信号以及接收返回信号，也就是为收发一体的超声探头。
控制装置200控制N个超声探头发射超声波及接收返回信号。其中N个超声探头分别通过通信线与控制装置200实现通信，也可以通过无线方式与控制装置200进行通信，还可以通过总线形式与控制装置200实现通信。
容器20中可以容纳有不同形态物质，并且不同形态物质之间形成有界面，控制装置200根据N个超声探头中至少一部分超声探头的返回信号来确定界面的界面位置。不同形态至少包括气态、气液态、液态、固液态和固态中至少两种。
例如，在氧化铝沉降槽中，会存在清液层(液态物质)、絮凝层(固液态物质)、和泥层(固态物质)。在本公开中以三层为例进行说明，但是二层、四层或更多层的情况与三层的原理相同，为了简洁起见，在本公开中不再赘述。
各层之间由于所含不同形态物质，将会形成层间界面，在本公开中可以通过超声探头和控制装置来精确地测量该层间界面。
例如图1中所示，最上层标记为31，中间层标记为32，最下层标记为22，并且最上层和中间层的层间界面标记为312，中间层和最下层的层间界面标记为323。
在本公开中，在每一层所对应的高度中设置至少两个超声探头，控制装置200根据每个高度空间中所设置的至少两个超声探头的返回信号之间的区别来确定不同形态物质的界面位置。例如，在本公开中不仅仅可以测量界面位置，还可以测量每种形态的物质所占据的空间高度或者在某个空间高度容纳有何种形态的物质等等。
控制装置200通过比较N个超声探头的返回信号的不同来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度。假设将界面位置之上为上层物质并且之下为下层物质，上层物质和下层物质为不同形态物质，通过与上层物质相对应的高度空间设置的至少两个超声探头的返回信号的比较来确定该高度空间中容纳有上层物质，和/或通过与下层物质相对应的高度空间设置的至少两个超声探头的返回信号的比较来确定该高度空间中容纳有下层物质，和/或通过界面位置附近设置的至少两个超声探头的返回信号的比较来确定界面位置、或者通过上层物质相对应的高度空间设置的至少两个超声探头组成的超声探头组的返回信号与下层物质相对应的高度空间设置的至少两个超声探头组成的超声探头组的返回信号的比较来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度。
例如氧化铝沉降槽的情况下，通过与最上层31对应设置的多个超声探头所接收的返回信号的比较来确定最上层31为清液层，通过与中间层32对应设置的多个超声探头所接收的返回信号的比较来确定中间层32为絮凝层，通过与最下层33对应设置的多个超声探头所接收的返回信号的比较来确定最下层33为泥层。
另外，可以通过与最上层31对应设置的多个超声探头所构成的超声探头组所接收的返回信号跟与中间层32对应设置的多个超声探头的超声探头组所接收的返回信号的比较，来确定层间位置312。可以通过与中间层32对应设置的多个超声探头所构成的超声探头组所接收的返回信号跟与最下层33对应设置的多个超声探头的超声探头组所接收的返回信号的比较，来确定层间位置323。也就是说，上层物质相对应的高度空间设置的至少两个超声探头视为上超声探头组，将下层物质相对应的高度空间设置的至少两个超声探头视为下超声探头组，通过比较上超声探头组的返回信号和下超声探头组的返回信号之间的差别，来确定上层物质和下层物质之间的界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度。另外可以选择层间位置附近的上层的若干个探头所检测的返回信号以及下层的若干个探头所检测的返回信号之间的区别，来确定分界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度。
每个超声探头均有编号、安装初始位置及预设距离。由于，容器内形成的上层31的清液层、中间层32的絮凝层、下层33的泥层的各层具有不同形态的物质。控制装置提供使超声阵列探头中的至少两个超声探头同时发射超声波的控制信号，以使得超声阵列探头中的至少两个超声探头同时向所述容器内部发射超声波，以将超声阵列探头中的至少两个超声探头发射的超声波进行功率整合使得所述容器内部获得较大功率的超声波信号和/或超声阵列探头中的至少两个超声探头同时接收容器内发射的超声波生成的返回信号，控制装置将超声阵列探头中的至少两个超声探头同时接收到的返回信号进行模数转换后的数字信号进行叠加，从而获得一个更高能量或信噪比的返回信号，其中控制装置在不同时刻控制上述至少两个超声探头的组合可以不同，以便控制装置获得不同时刻不同超声探头组合下的这类返回信号，根据这类返回信号的不同进行处理分析，获得界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度，这类返回信号的不同至少为回波幅度、幅度衰减速率、回波波形、收发时间差、波阻抗中的一种。多个超声探头发射超声波后经各层的物质作用后到达容器壁体另一侧会产生一种类型的返回信号，控制装置200接收及处理这类型返回信号，根据不同位置的超声探头的这类型返回信号的不同来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度，其中这类型返回信号的不同至少为回波幅度、幅度衰减速率、回波波形、收发时间差、波阻抗中的一种；或者在一些情况下，由于往容器内添加不同形态物质的混合体和/或容器内部存在搅拌机，故混合体中的不同物质在自身重力的作用下会上升或沉降，由于混合体中的不同物质在各层中的上升或沉降速度不同和/或各层物质颗粒大小不同，当多个超声探头发射的超声波经上升或沉降物质和/或各层物质不同大小颗粒作用后会产生另一种类型的返回信号，控制装置200接收及处理该类型返回信号，根据不同位置的超声探头的该类型返回信号的不同来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度，其中该类型返回信号的不同至少为收发频率差、回波幅度、幅度衰减速率中的一种。
在图1中示出了，超声阵列探头100仅设置在容器的一侧的情况，并且每个超声探头均通过通信线连接到控制装置200，在该情况下，每个超声探头能够发射超声波并且接收返回信号。
在本公开中也可以采用其他形式。例如图2示出了超声阵列探头100仅设置在容器的一侧的情况并且每个超声探头连接至通信总线300并且通过通信总线300连接到控制装置200。在图3中示出了超声阵列探头100设置在容器的相对两侧，其中一侧的超声阵列探头可以作为发射超声探头，而另一侧的超声阵列探头可以作为接收超声探头。虽然在图3中示出了以各个超声探头通过总线连接至控制装置200，但是其也可以分别通过通信线连接至控制装置200，也可以通过无线方式连接至通信装置200。
另外，在某些工况下，例如在高温工况下，超声探头可能不适合直接贴附在容器壁体上，这样可以通过降温声导结构连接到容器壁体上或者连接到容器内部。
容器的壁体上贴合或嵌合有N个声导棒，N个超声探头分别设置在N个声导棒上，其中N个声导棒设置在容器的壁体的一侧或者相对两侧，当超声探头设置在容器的一侧时每个超声探头均能反射超声波并且接收反射信号，当超声探头设置在容器的相对两侧时，一侧的超声探头用于发射超声波，而另一侧的超声探头用于接收返回信号。
例如图4所示，每个超声探头对应着设置有声导棒400。声导棒400可以贴合或焊接到容器壁体也可以插入容器壁体内。另外，声导棒和超声探头可以设置在容器的一侧也可以设置在容器的相对两侧。各个超声探头可以通过独立的通信与控制装置200连接、可以通过总线与控制装置200连接、还可以通过无线方式与控制装置200连接。
根据本公开的进一步实施方式，还可以设置有测量容器21，其中该测量容器21与容器20(主容器)通过连通器500进行连通。并且测量容器可以上下密封。这样可以在测量容器21中真实的反映容器20中的界面情况。当存在测量容器21的情况下，超声探头可以设置在测量容器21上来进行测量。其中超声探头的设置方法可以参照图1至图5的描述，在此不再赘述。
在上面的实施例中，超声探头可以相对于容器的表面水平安装，也可以相对于容器的表面垂直安装。
根据本公开的一个实施例，当N个超声探头仅设置容器的一侧时，每个超声探头可以发射信号也可以接收信号。图6示出了在该情况下的一种控制装置200的示例。
控制装置200可以包括选通单元、驱动单元、处理单元、处理器等。
选通单元可以为选通开关的形式，当需要与N个超声探头的相应超声探头连接时，可以将选通开关导通，从而连接至某个或者某些超声探头。其中选通开关的导通或断开可以通过处理器提供的开关信号来实现，选通单元被控制为在不同时刻选择N个超声探头中的一个或若干个超声探头。例如选通单元的一个开关可以连接一个超声探头，也可以连接若干个超声探头。
驱动单元能够通过选通单元为被选择的超声探头提供驱动信号，以便发射超声波信号及接收回波信号。其中驱动单元可以是信号变压器的形式。驱动单元可以从处理器接收驱动信号，然后通过选通单元将驱动信号提供至相应的超声探头。
处理单元接收选通单元选择的超声探头的回波信号，并且对回波信号可以进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号。例如该处理单元的处理电路可以包括信号放大器或者多级放大电路，还可以包括整形电路和滤波电路等电路。
处理器接收并处理处理后信号，以便至少得到界面位置。另外，如上所述，处理器还可以为各个单元提供控制信号。
控制装置200还可以包括通信单元，通过通信单元可以将处理器的处理结果和其他信息传送至控制装置的外部装置，例如可以将处理器的处理结果和其他信息发送至服务器等。
控制装置200还可以包括远程调试单元用于对超声探头进行远程调试，调试方式可以为各种无线通信方式，例如蓝牙、NBIOT、WIFI、LORA等无线通信手段，通过外部终端与控制装置(通信单元)连通，这样调试人员可以远程通过外部终端来对控制装置提供调试信号，并且通过控制装置将调试信号发送给超声探头，从而可以实现超声探头的远程调试。
控制装置200还可以包括供电单元，其中该供电单元可以为控制装置的各个部分提供电能，也可以经由选通单元为相应的超声探头提供电能等。
控制装置200还可以包括显示单元，显示单元可以实时显示回波信号信息或者经过处理后的各种信号信息。
在本公开中，可以针对N个超声探头设置多个控制装置，也可以在控制装置中设置多个驱动单元和/或处理单元，其中若干个超声探头共用一个驱动单元和/或处理单元。共用的方式可以通过选通单元来实现，并且通过选通单元的选通开关来决定输入输出信号连接至哪个探头或者哪些探头。
控制器可以控制连接的多个超声探头的每个超声探头分时控制工作。另外多个超声探头可以划分为多组，并且控制器控制不同的组在不同时刻进行工作。
另外，本公开的超声探头可以为智能探头。在图6中示出了根据本公开的超声探头的一个实施例。超声探头可以包括供电单元、处理单元、探头处理器、第一通信单元。其中，这些单元的具体描述可以参照上述控制装置中的相应单元的描述。
供电单元为相应的超声探头供电。处理单元接收相应的超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号。探头处理器接收并处理处理后信号，以便得到回波信号的数字信号和/或特征信号。第一通信单元接收数字信号和/或特征信号，并且将数字信号和/或特征信号发送至设置在超声探头外部的控制装置。
超声探头可以与环能器一起安装在容器的外部。并且多个超声探头可以共用电源和通信线路(例如总线形式)，这样可以极大地简化现场布线的难度。在本公开中，通过超声探头中的处理器将信号处理成数字信号和/或特征信号，这样可以使得超声探头具有数字通讯的能力，并且采用总线的形式，这样可以大大地简化控制装置的体积和结构，减少控制装置接线端子的数量，从而做到控制装置的小型化等。
在图8中示出了与该智能探头配套的控制装置的框体。在该控制装置中，包括：第二通信单元、处理器、远程调试单元、供电单元、输出通信单元、显示单元等。
其中第二通信单元用于与超声探头的第一通信单元进行通信，例如可以接收数字信号和/或特征信号。远程调试单元用于对超声探头进行远程调试，调试方式可以为各种无线方式，例如蓝牙、NBIOT、WIFI、LORA等无线通信手段，通过外部终端与控制装置(通信单元)连通，这样调试人员可以远程通过终端来对控制装置提供调试信号，并且通过控制装置将调试信号发送给超声探头，从而可以实现超声探头的远程调试。该供电单元可以为控制装置的各个部分提供电能，也可以经由选通单元为相应的超声探头提供电能等。显示单元可以实时显示回波信号信息或者经过处理后的各种信号信息。输出通信单元可以用于将处理器经过分析比较而得的界面位置等信息传输到外部设备中。
控制装置可以将各个探头传递回来的返回信号进行比较，以便至少得到界面位置。另外不同的探头在总线上具有不同的地址。这时，控制装置可以作为通讯的主机，而超声探头可以作为从机。另外超声探头可以在等待主机的查询指令之后进行应答。
根据本公开的另一个实施方式，当N个超声探头仅设置容器的相对两侧时，发射超声波的超声探头为发射超声探头，接收返回信号的超声探头为接收超声探头。在这种情况下，图9示出了该控制装置的示意性框图。
该控制装置可以包括：第一选通单元、第二选通单元、第一驱动单元、第二驱动单元、处理单元和处理器。其中这些部件可以与上面描述的对应内容相同。
第一选通单元与多个发射超声探头连接，并且第一选通单元被控制为在不同时刻选择多个发射超声探头中的一个或若干个发射超声探头。第一选通单元在一个时刻选择一个发射超声探头或者选择由若干个发射超声探头构成的一组发射超声探头，以便控制装置在不同时刻控制不同的一个发射超声探头或者不同的一组发射超声探头。第二选通单元与多个接收超声探头连接，并且第二选通单元被控制为在不同时刻选择多个接收超声探头中的一个或若干个接收超声探头。第二选通单元在一个时刻选择一个接收超声探头或者选择由若干个接收超声探头构成的一组接收超声探头，以便控制装置在不同时刻控制不同的一个接收超声探头或者不同的一组接收超声探头。
第一驱动单元能够通过第一选通单元为被选择的发射超声探头提供驱动信号，以便发射超声波。
第二驱动单元能够通过第二选通单元为被选择的接收超声探头提供驱动信号，以便接收回波信号。
处理单元接收第二选通单元选择的接收超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号。处理器接收并处理处理后信号，以便至少得到界面位置。
多个发射超声探头中的若干个发射超声探头共用一个第一驱动单元。多个接收超声探头中的若干个接收超声探头共用一个第二驱动单元和/或处理单元。
另外，根据本公开的进一步实施方式，当N个超声探头仅设置容器的相对两侧时，发射超声波的超声探头为发射超声探头，接收返回信号的超声探头为接收超声探头，也可以将各个超声探头设置成如上所述的智能探头的形式，并且也可以实现相对应的优点。
多个发射超声探头的每个发射超声探头包括：供电单元，供电单元为相应的发射超声探头供电；第一驱动单元，第一驱动单元为相应的发射超声探头提供驱动信号，以便发射超声波；以及第一通信单元，第一通信单元与控制装置进行通信。多个接收超声探头的每个接收超声探头包括：第二驱动单元，第二驱动单元为相应的接收超声探头提供驱动信号，以便接收回波信号；处理单元，处理单元接收相应的接收超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；探头处理器，探头处理器接收并处理处理后信号，以便得到回波信号的数字信号和/或特征信号；以及第二通信单元，第二通信单元与控制装置进行通信，以便将数字信号和/或特征信号提供至控制装置。
在该实施例中，相应地，控制装置包括第三通信单元，第三通信单元与第一通信单元和第二通信单元进行交互通信，以便至少接收数字信号和/或特征信号。控制装置还包括处理器，处理器至少接收来自第三通信单元的数字信号和/或特征信号并处理数字信号和/或特征信号，以便至少得到界面位置。控制装置还包括调试单元，调试单元能够接收工作人员的调试指令，并且通过第三通信单元将调试指令发送至第一通信单元和/或第二通信单元，以便超声探头能够根据调试指令被调试。
在上述的N个超声探头仅设置容器的相对两侧的实施例中，可以利用沿着容器高度方向排布的超声探头对(每个超声探头对包括一个发射超声探头和对应的一个接收超声探头)，通过分析对比每个超声探头对的收发时间差或者收发频率差或者回波幅值或者回波幅值衰减速率或者回波波形或者波阻抗等信息，来比较各超声探头对之间的不同，这样可以区分上下层的物质。并且可以通过探头编号、位置、信号来确定界面位置等。
图10示出了根据本公开的另一实施例的超声阵列探头界面测量系统10。通过在诸如储料罐的容器的管壁侧面安装多个超声探头形成超声阵列，通过多个超声探头中回波信号不同来进行容器内不同成分分层界面的测量。但是如果要求测量分辨率比较精细时，需要超声探头的间隔很小，容器高度比较高的时候，探头数量将会是极大量的。控制装置可能无法同时处理数据，而且现场线缆数量极多。比如10米高的容器，分辨率在5cm的时候就会有200个超声探头，就会有200条走线进入控制装置。这样线缆成本巨大、线路故障点增多、产品稳定性能变差、控制装置体积巨大。在下面的实施例中提供一种分级式的系统结构。由多个相邻的超声探头与子控制装置连接构成子系统。在子系统中由子控制器来驱动超声探头发射信号，并且接收超声探头返回的信号，对信号进行放大、采集、处理、分析。每个子系统的发射探头数量至少2个，或接收探头数量至少2个。
N个超声探头中的在高度方向相邻的至少两个超声探头划分为一个超声探头组，从而将N个超声探头划分为多个超声探头组，控制装置包括多个子控制装置和主控制装置，每个子控制装置分别控制多个超声探头组中的一个超声探头组，并且各个子控制装置连接至主控制装置。
如图10所示，包括多个子控制装置220，并且每个子控制装置220所对应的超声探头的数量为至少两个，每个子控制装置220所对应的超声探头的数量可以相同也可以不同。每个子控制装置220用于控制对应的超声探头。子控制装置220可以驱动相应超声探头发射信号并且接收相应探头的返回信号，然后对信号进行采集、放大、处理和分析等。
虽然在图10中示出了超声探头仅位于容器一侧的情况，但是也可以位于容器的相对两侧，位于相对两侧的情况与其原理相同，在此不再赘述。
根据本实施例，主控制装置210不是接收超声探头回波的模拟电压信号，而是通过与子控制装置220的通讯获得超声探头的波形信息的数字信号或者被子控制装置220提取出来的各个超声探头的回波的特征信息。主控制装置210根据各个子控制装置220传回来的超声探头的回波信息或特征信息来至少判别界面位置。
图11示出了根据该实施例的主控制装置的示意图。其中主控制装置可以包括：主通信单元、主处理器、远程调试单元、通信输出单元、显示单元中的一个或多个。
主通信单元用于与每个子控制装置进行通信。主处理器用于接收来自每个子控制装置的信号以便至少得到界面位置。远程调试单元能够接收工作人员的调试指令，并且超声探头能够根据调试指令被调试。通信输出单元用于将主处理器的处理结果传送至外部设备。对于主控制装置的各个单元的具体描述，可以参照之上关于控制装置的相应描述。
当N个超声探头仅设置容器的一侧时，也就是每个超声探头为收发一体的超声探头的情况下，每个子控制装置包括：子处理单元、子处理器、子通信单元、子选通单元、子驱动单元、子供电单元、子显示单元中的一种或多种。其中各个单元的作用和功能可以参照上面关于控制装置的描述。
子处理单元接收与该子控制装置相关的超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号。子处理器接收并处理处理后信号，以便得到回波信号的数字信号和/或特征信号。子通信单元将数字信号和/或特征信号发送至主控制装置。子选通单元与一个超声探头组中的每个超声探头连接，并且子选通单元被控制为在不同时刻选择该超声探头组中的一个或若干个超声探头。子驱动单元能够通过选通单元为被选择的超声探头提供驱动信号，以便发射超声波信号及接收回波信号。子处理单元接收子选通单元选择的超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号。子选通单元在一个时刻选择超声探头组中的一个超声探头或者选择由若干个超声探头构成的一组超声探头，以便在不同时刻控制不同的一个超声探头或者不同的一组超声探头。N个超声探头中的若干个超声探头共用一个子驱动单元和/或子处理单元。子供电单元可以为相应超声探头及子控制装置的各部件进行供电等。子显示单元可以用于显示。
当N个超声探头仅设置容器的相对两侧时，发射超声波的超声探头为发射超声探头，接收返回信号的超声探头为接收超声探头。
如图13所示，控制发射超声探头的子控制装置可以包括：第一选通单元，第一选通单元与多个发射超声探头连接，并且第一选通单元被控制为在不同时刻选择多个发射超声探头中的一个或若干个发射超声探头；第一驱动单元，第一驱动单元能够通过第一选通单元为被选择的发射超声探头提供驱动信号，以便发射超声波；第一处理器，第一处理器至少用于为第一驱动单元提供驱动信号；以及第一通信单元，第一通信单元用于与主控制装置进行交互。对于各个单元，可以参照之上的相关描述。
如图14所示，控制接收超声探头的子控制装置可以包括：第二选通单元，第二选通单元与多个接收超声探头连接，并且第二选通单元被控制为在不同时刻选择多个接收超声探头中的一个或若干个接收超声探头；第二驱动单元，第二驱动单元能够通过第二选通单元为被选择的接收超声探头提供驱动信号，以便接收回波信号；处理单元，处理单元接收第二选通单元选择的接收超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；第二处理器，第二处理器接收并处理处理后信号，以便得到回波信号的数字信号和/或特征信号；以及第二通信单元，第二通信单元至少用于将数字信号和/或特征信号发送至主控制装置。
第一选通单元在一个时刻选择一个发射超声探头或者选择由若干个发射超声探头构成的一组发射超声探头，以便子控制装置在不同时刻控制不同的一个发射超声探头或者不同的一组发射超声探头；和/或第二选通单元在一个时刻选择一个接收超声探头或者选择由若干个接收超声探头构成的一组接收超声探头，以便子控制装置在不同时刻控制不同的一个接收超声探头或者不同的一组接收超声探头。多个发射超声探头中的若干个发射超声探头共用一个第一驱动单元，和/或多个接收超声探头中的若干个接收超声探头共用一个第二驱动单元和/或处理单元。
在本公开中，控制装置/子控制装置/主控制装置根据返回信号的以下信息中的至少一项来确定界面信息：收发频率差、回波幅度、幅度衰减速率、回波波形、收发时间差、波阻抗。其中作为测量信号的返回信号可以是发射的超声波信号经过容器内的各层物质到达容器壁体另一侧产生的回波信号；可以是发射的超声波信号经上升或沉降物质和/或各层物质不同大小颗粒作用后被产生的回波信号，由于不同物质在各层的下降或上升速率不一样和/或各层分布的物质颗粒大小不一样，对超声波信号的作用也不一样；也可以是控制超声阵列探头中至少两个超声探头同时发射的超声波，对同时发射的超声波进行整合后经容器内部物质作用后产生的回波信号，和/或对超声阵列探头中的至少两个超声探头同时接收容器内发射的超声波生成的返回信号进行模数转换后的数字信号叠加获得的更高能量或信噪比的回波信号，其中不同时刻上述至少两个超声探头的组合可以不同，不同时刻不同超声探头组合下的回波信号也会不同。例如图15所示，对于不同形态的物质，超声探头所检测返回信号是不同的，在本公开中，可以根据返回信号的不同来对界面位置/物质占据空间等情况进行检测。
此外，在超声探头的内部可以包括换能器、匹配部和罩体。探头内部还可以具有变压器(信号变压器)和温度传感器。控制装置/子控制装置/主控制装置可以输入量程高位和低位，然后根据界面位置输出连续的百分比信号或者4-20mA电流信号。控制装置/子控制装置/主控制装置根据N个超声探头的多个超声探头的返回信号来模拟出连续的界面位置。
另外，根据本公开的一个实施方式，在确定界面位置之后，对于某种形态物质，比较超声探头的返回信号与该种形态物质的返回信号的历史信号/预设信号，来确定容器壁体内部的结垢/挂料情况。
在使用多超声探头的情况下，当容器壁体内部出现结垢/挂料情形或结垢变厚/挂料情况发生改变的时候，每个超声探头的回波都会发生一定程度改变，但是由于结垢/挂料情况是共性影响，所以不同形态物质的探头的回波信号之间差异性不会改变。根据差异性判别出界面位置之后，就可以得知超声探头的回波信号改变不是界面移动造成的，这样就能够确定回波信号改变源自挂料或结垢情况。通过记录超声探头之前在某形态物质的情况所形成波形，并且将超声探头的历史回波信号与检测回波信号进行对比就可以知道挂料或者结垢情况，并且可以根据情况进行报警。在检测挂料或结垢的情况下，可以记录超声探头在不同时刻，在确定的某形态物质下(界面上层或者界面下层)的回波波形信息。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
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至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种超声阵列能量合成探头界面测量系统，其特征在于，包括：
超声阵列探头，所述超声阵列探头包括N个超声探头，其中N≥4，所述N个超声探头设置在容器的壁体，并且沿着所述容器的高度方向排布，并且相邻的超声探头间隔相同或不相同预设距离，所述超声探头用于向所述容器的内部发射超声波和/或接收根据所发射的超声波生成的返回信号；以及
控制装置，所述控制装置控制所述N个超声探头发射超声波，并且接收及处理所述返回信号，
其中，所述容器中容纳有不同形态物质，所述不同形态至少包括气态、气液态、液态、固液态和固态中的两种，并且不同形态物质之间形成有界面，所述控制装置根据所述N个超声探头的返回信号的不同来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置提供使所述超声阵列探头中的至少两个超声探头同时发射超声波的控制信号，以使得所述超声阵列探头中的至少两个超声探头同时向所述容器内部发射超声波，以将所述超声阵列探头中的至少两个超声探头发射的超声波进行功率整合使得所述容器内部获得较大功率的超声波信号；和/或
所述超声阵列探头中的至少两个超声探头同时接收所述容器内发射的超声波生成的返回信号，所述控制装置将所述超声阵列探头中的至少两个超声探头同时接收到的返回信号进行模数转换后的数字信号进行叠加，从而获得一个更高能量或信噪比的返回信号。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制装置在同一时刻提供控制信号使至少两个超声探头进行组合同时发射超声波和/或所述控制装置在同一时刻提供控制信号使至少两个超声探头进行组合同时接收所述容器内发射的超声波生成的返回信号；
其中，所述控制装置在不同时刻控制超声探头的组合不同，以便所述控制装置对不同时刻不同超声探头组合下的返回信号的不同进行处理分析，获得界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置接收并处理的返回信号为所述N个超声探头发射的超声波经各层不同形态物质作用后到达容器壁体另一侧产生的返回信号，所述控制装置根据所述返回信号的不同来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度，
其中，所述返回信号的不同至少为回波幅度、幅度衰减速率、回波波形、收发时间差、波阻抗中的一种。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述控制装置接收并处理的返回信号为所述N个超声探头发射的超声波经容器内上升或沉降物质和/或各层物质不同颗粒大小作用后产生的返回信号，所述控制装置根据所述返回信号的不同来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度，其中，所述返回信号的不同至少为收发频率差、回波幅度、幅度衰减速率中的一种
优选地，在确定所述不同形态物质的分界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度之后，对于某个界面层和/或某个形态物质所占据的空间高度，所述控制装置比较超声探头的返回信号与该某个形态物质的返回信号的历史信号/预设信号，来确定所述容器壁体内部的结垢/挂料情况；其中，容器壁体内部的结垢/挂料情况包括是否出现结垢/挂料情形以及结垢厚度/挂料情况变化；
优选地，所述容器中形成有至少一个界面，并且在每种形态物质所占据的高度空间设置有至少两个超声探头，所述控制装置根据各个高度空间中所设置的至少两个超声探头的返回信号之间的区别来确定不同形态物质的界面位置；
优选地，所述N个超声探头贴附在所述容器的外表面的一侧并且每个超声探头能够发射超声波以及接收返回信号，或者所述N个超声探头贴附在所述容器的外表面的相对两侧并且一侧的超声探头用于发射超声波而另一侧的超声探头用于接收返回信号；或者所述容器的壁体上贴合或嵌合有N个声导棒，所述N个超声探头分别设置在N个声导棒上，其中所述N个声导棒设置在所述容器的壁体的一侧或者相对两侧，当所述超声探头设置在容器的一侧时，每个超声探头均能反射超声波并且接收反射信号，当所述超声探头设置在容器的相对两侧时，一侧的超声探头用于发射超声波而另一侧的超声探头用于接收返回信号。
6.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，当所述N个超声探头仅设置容器的一侧时，所述控制装置包括：
选通单元，所述选通单元与N个超声探头连接，并且所述选通单元被控制为在不同时刻选择N个超声探头中的一个或若干个超声探头；
驱动单元，所述驱动单元能够通过所述选通单元为被选择的超声探头提供驱动信号，以便发射超声波信号及接收回波信号；
处理单元，所述处理单元接收所述选通单元选择的超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；
处理器，所述处理器接收并处理所述处理单元处理后的信号，以便至少得到界面位置；
调试单元，所述调试单元能够接收工作人员的调试指令，并且所述超声探头能够根据所述调试指令被调试；以及
通信单元，所述通信单元用于将所述处理器的处理结果传送至外部设备；
其中，所述N个超声探头中的若干个超声探头共用一个驱动单元和/或处理单元。
7.如权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述选通单元在一个时刻选择一个超声探头或者选择由若干个超声探头构成的一组超声探头，以便所述控制装置在不同时刻控制不同的一个超声探头或者不同的一组超声探头；
优选地，当所述N个超声探头仅设置容器的一侧时，所述N个超声探头的每个超声探头包括：供电单元，所述供电单元为相应的超声探头供电；处理单元，所述处理单元接收相应的超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；探头处理器，所述探头处理器接收并处理所述处理后信号，以便得到回波信号的数字信号和/或特征信号；第一通信单元，所述通信单元接收所述数字信号和/或特征信号，并且将所述数字信号和/或特征信号发送至设置在所述超声探头的外部的所述控制装置；
优选地，所述控制装置包括：第二通信单元，所述第二通信单元与所述第一通信单元进行交互通信，以便接收所述数字信号和/或特征信号；处理器，所述处理器接收来自所述第二通信单元的所述数字信号和/或特征信号并处理所述数字信号和/或特征信号，以便至少得到界面位置；以及调试单元，所述调试单元能够接收工作人员的调试指令，并且通过所述第二通信单元将所述调试指令发送至所述第一通信单元，以便所述超声探头能够根据所述调试指令被调试。
8.如权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，当所述N个超声探头仅设置容器的相对两侧时，发射超声波的超声探头为发射超声探头，接收返回信号的超声探头为接收超声探头，所述控制装置包括：
第一选通单元，所述第一选通单元与多个发射超声探头连接，并且所述第一选通单元被控制为在不同时刻选择多个发射超声探头中的一个或若干个发射超声探头；
第二选通单元，所述第二选通单元与多个接收超声探头连接，并且所述第二选通单元被控制为在不同时刻选择多个接收超声探头中的一个或若干个接收超声探头；
第一驱动单元，所述第一驱动单元能够通过所述第一选通单元为被选择的发射超声探头提供驱动信号，以便发射超声波；
第二驱动单元，所述第二驱动单元能够通过所述第二选通单元为被选择的接收超声探头提供驱动信号，以便接收回波信号；
处理单元，所述处理单元接收所述第二选通单元选择的接收超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；
处理器，所述处理器接收并处理所述处理后信号，以便至少得到界面位置；
调试单元，所述调试单元能够接收工作人员的调试指令，并且所述发射超声探头和/或接收超声探头能够根据所述调试指令被调试；以及
通信单元，所述通信单元用于将所述处理器的处理结果传送至外部设备，
其中，多个发射超声探头中的若干个发射超声探头共用一个第一驱动单元，和/或
多个接收超声探头中的若干个接收超声探头共用一个第二驱动单元和/或处理单元。
9.如权利要求1-8中任一项所述的系统，其特征在于，
所述第一选通单元在一个时刻选择一个发射超声探头或者选择由若干个发射超声探头构成的一组发射超声探头，以便所述控制装置在不同时刻控制不同的一个发射超声探头或者不同的一组发射超声探头；和/或所述第二选通单元在一个时刻选择一个接收超声探头或者选择由若干个接收超声探头构成的一组接收超声探头，以便所述控制装置在不同时刻控制不同的一个接收超声探头或者不同的一组接收超声探头；
优选地，当所述N个超声探头仅设置容器的相对两侧时，发射超声波的超声探头为发射超声探头，接收返回信号的超声探头为接收超声探头，多个发射超声探头的每个发射超声探头包括：供电单元，所述供电单元为相应的发射超声探头供电；第一驱动单元，所述第一驱动单元为相应的发射超声探头提供驱动信号，以便发射超声波；以及第一通信单元，所述第一通信单元与所述控制装置进行通信，多个接收超声探头的每个接收超声探头包括：第二驱动单元，所述第二驱动单元为相应的接收超声探头提供驱动信号，以便接收回波信号；处理单元，所述处理单元接收相应的接收超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；探头处理器，所述探头处理器接收并处理所述处理后信号，以便得到回波信号的数字信号和/或特征信号；以及第二通信单元，所述第二通信单元与所述控制装置进行通信，以便将所述数字信号和/或特征信号提供至所述控制装置；
优选地，所述控制装置包括：第三通信单元，所述第三通信单元与所述第一通信单元和第二通信单元进行交互通信，以便至少接收所述数字信号和/或特征信号；处理器，所述处理器至少接收来自所述第三通信单元的所述数字信号和/或特征信号并处理所述数字信号和/或特征信号，以便至少得到界面位置；以及调试单元，所述调试单元能够接收工作人员的调试指令，并且通过所述第三通信单元将所述调试指令发送至所述第一通信单元和/或第二通信单元，以便超声探头能够根据所述调试指令被调试；
优选地，所述N个超声探头中的在所述高度方向相邻的至少两个超声探头划分为一个超声探头组，从而将所述N个超声探头划分为多个超声探头组，所述控制装置包括多个子控制装置和主控制装置，每个子控制装置分别控制多个超声探头组中的一个超声探头组，并且各个子控制装置连接至所述主控制装置；
优选地，所述主控制装置包括：主通信单元，所述主通信单元用于与每个子控制装置进行通信；主处理器，所述主处理器用于接收来自每个子控制装置的信号以便至少得到界面位置；调试单元，所述调试单元能够接收工作人员的调试指令，并且超声探头能够根据所述调试指令被调试；以及输出通信单元，所述输出通信单元用于将所述主处理器的处理结果传送至外部设备；
优选地，当所述N个超声探头仅设置容器的一侧时，每个子控制装置包括：子处理单元，所述子处理单元接收与该子控制装置相关的超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；子处理器，所述子处理器接收并处理所述处理后信号，以便得到回波信号的数字信号和/或特征信号；子通信单元，所述子通信单元将所述数字信号和/或特征信号发送至所述主控制装置；子选通单元，所述子选通单元与一个超声探头组中的每个超声探头连接，并且所述子选通单元被控制为在不同时刻选择该超声探头组中的一个或若干个超声探头；以及子驱动单元，所述子驱动单元能够通过所述选通单元为被选择的超声探头提供驱动信号，以便发射超声波信号及接收回波信号，其中，所述子处理单元接收所述子选通单元选择的超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号，所述子选通单元在一个时刻选择超声探头组中的一个超声探头或者选择由若干个超声探头构成的一组超声探头，以便在不同时刻控制不同的一个超声探头或者不同的一组超声探头，所述N个超声探头中的若干个超声探头共用一个子驱动单元和/或子处理单元。
10.如权利要求1-9中任一项所述的系统，其特征在于，当所述N个超声探头仅设置容器的相对两侧时，发射超声波的超声探头为发射超声探头，接收返回信号的超声探头为接收超声探头，其中，
控制所述发射超声探头的子控制装置包括：
第一选通单元，所述第一选通单元与多个发射超声探头连接，并且所述第一选通单元被控制为在不同时刻选择多个发射超声探头中的一个或若干个发射超声探头；第一驱动单元，所述第一驱动单元能够通过所述第一选通单元为被选择的发射超声探头提供驱动信号，以便发射超声波；第一处理器，所述第一处理器至少用于为所述第一驱动单元提供驱动信号；以及第一通信单元，所述第一通信单元用于与所述主控制装置进行交互，
控制所述接收超声探头的子控制装置包括：第二选通单元，所述第二选通单元与多个接收超声探头连接，并且所述第二选通单元被控制为在不同时刻选择多个接收超声探头中的一个或若干个接收超声探头；第二驱动单元，所述第二驱动单元能够通过所述第二选通单元为被选择的接收超声探头提供驱动信号，以便接收回波信号；处理单元，所述处理单元接收所述第二选通单元选择的接收超声探头的回波信号，并且进行放大处理、整形处理、和/或滤波处理，以便生成处理后信号；第二处理器，所述处理器接收并处理所述处理后信号，以便得到回波信号的数字信号和/或特征信号；以及第二通信单元，所述第二通信单元至少用于将所述数字信号和/或特征信号发送至所述主控制装置，其中，所述第一选通单元在一个时刻选择一个发射超声探头或者选择由若干个发射超声探头构成的一组发射超声探头，以便子控制装置在不同时刻控制不同的一个发射超声探头或者不同的一组发射超声探头；和/或所述第二选通单元在一个时刻选择一个接收超声探头或者选择由若干个接收超声探头构成的一组接收超声探头，以便子控制装置在不同时刻控制不同的一个接收超声探头或者不同的一组接收超声探头；以及多个发射超声探头中的若干个发射超声探头共用一个第一驱动单元，和/或多个接收超声探头中的若干个接收超声探头共用一个第二驱动单元和/或处理单元；
优选地，所述容器为容纳有不同形态的物质的主容器；或者所述容器为测量容器，并且所述测量容器与容纳有不同形态的物质的主容器连通，以便使得所述测量容器与所述主容器具有相同的界面位置。
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