CN202502247U

CN202502247U - 超声波测距传感器检测装置

Info

Publication number: CN202502247U
Application number: CN2012200987607U
Authority: CN
Inventors: 任辉亮; 李东军; 张昆
Original assignee: Logging Co of CNPC Great Wall Drilling Co
Current assignee: Logging Co of CNPC Great Wall Drilling Co
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2022-03-16

Abstract

超声波测距传感器检测装置属于检测装置技术领域，尤其涉及一种超声波测距传感器检测装置。本实用新型提供一种自动化程度高、检测效率高、检测准确度高的超声波测距传感器检测装置。本实用新型包括声波遮挡板、传输带、步进电机、控制驱动器、A/D转换模块、转换控制器、电脑，其结构要点控制驱动器端口分别与步进电机端口、A/D转换模块端口、转换控制器端口相连，A/D转换模块端口与超声波测距传感器端口相连，转换控制器端口与电脑端口相连，声波遮挡板设置在传输带上，步进电机驱动传输带转动。

Description

超声波测距传感器检测装置

技术领域

本实用新型属于检测装置技术领域，尤其涉及一种超声波测距传感器检测装置。

背景技术

超声波测距传感器目前广泛应用于石油勘探、开发的钻井现场，实时测量钻井液体积与钻井液出口流量的相对变化，属于标准的电流型传感器（4～20mA），其在钻井现场的井控工作中起着重要的作用。它的性能检测涉及以下五个方面。

1、最小检测距离(对应最大输出电流20mA)。

2、最大检测距离(对应最小输出电流 4mA)。

3、盲区范围。

4、反应速度。

5、误差。

目前录井行业对传感器性能的检测一般采用以下方法，且为手工操作；存在测量精度低、检测时间慢、自动化程度低的问题。

1、最小检测距离检测。

按照说明书设定最小检测距离，给传感器接上标准的供电电源（24VDC），将万用表（电流档）串接在超声波测距传感器电流的输出电路中，安装一个声波遮挡板，使传感器探头垂直于声波遮挡板，并且使传感器探头与声波遮挡板的距离为最小检测距离，读取电流值，观察传感器检测的距离，计算误差。

误差=100%*（读取的电流值-20）/20。

2、最大检测距离检测。

按照说明书设定最大检测距离，给传感器接上标准的供电电源（24VDC），将万用表（电流档）串接在超声波测距传感器电流的输出电路中，安装一个声波遮挡板，使传感器探头垂直于声波遮挡板，并且使传感器探头与声波遮挡板的距离为最大检测距离，读取电流值，观察传感器检测的距离，计算误差。

误差=100%*（读取的电流值-4）/4。

3、盲区检测。

移动声波遮挡板，使探头与声波遮挡板的距离在盲区范围内，观察传感器距离显示窗，应显示无反射信号的图示。

4、误差检测。

按照程序文件的要求，对几个点的信号输出误差进行检验，手工调整声波遮挡板与传感器的相对位置，使声波遮挡板在规定的校验点上，用串接在电路中的万用表测量输出电流，计算误差，检查是否超标。

误差=100%*（采集电流值-理论电流值）/理论电流值。

5、反应速度检测。

对反应速度（声波遮挡板以一定的速度移动，传感器能够检测到信号的变化）这个性能没有定量检测方法，且易被忽视，导致不合格的传感器被使用。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种自动化程度高、检测效率高、检测准确度高的超声波测距传感器检测装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括声波遮挡板、传输带、步进电机、控制驱动器、A/D转换模块、转换控制器、电脑，其结构要点控制驱动器端口分别与步进电机端口、A/D转换模块端口、转换控制器端口相连，A/D转换模块端口与超声波测距传感器端口相连，转换控制器端口与电脑端口相连，声波遮挡板设置在传输带上，步进电机驱动传输带转动。

作为一种优选方案，本实用新型还包括第一限位件、第二限位件和米尺，第一限位件和第二限位件设置在所述声波遮挡板的移动路径上且可与声波遮挡板接触产生限位信号，第一限位件和第二限位件的信号输出端口与所述控制驱动器端口相连；第一限位件、第二限位件设置在米尺上。

作为另一种优选方案，本实用新型所述转换控制器为CAN-RS232转换控制器。

本实用新型有益效果：本实用新型通过声波遮挡板、传输带、步进电机、控制驱动器、A/D转换模块、转换控制器、电脑的有机结合，实现对超声波测距传感器性能检测的自动化，提高了检测效率和检测的准确度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型电路原理框图。

图3是本实用新型检测软件界面图。

图1中，1为超声波测距传感器、2为步进电机、3为控制驱动器、4为电脑、5为A/D转换模块、6为供电模块、7为米尺、8为声波遮挡板、9为传输带、10为转换控制器、11为第二限位件、12为第一限位件。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括声波遮挡板8、传输带9、步进电机2、控制驱动器3、A/D转换模块5、转换控制器10、电脑4，控制驱动器3端口分别与步进电机2端口、A/D转换模块5端口、转换控制器10端口相连，A/D转换模块5端口与超声波测距传感器1端口相连，转换控制器10端口与电脑4端口相连，声波遮挡板8设置在传输带9上，步进电机2驱动传输带9转动。

本实用新型还包括第一限位件12、第二限位件11和米尺7，第一限位件12和第二限位件11设置在所述声波遮挡板8的移动路径上且可与声波遮挡板8接触产生限位信号，第一限位件12和第二限位件11的信号输出端口与所述控制驱动器3端口相连；第一限位件12、第二限位件11设置在米尺7上。通过第一限位件12、第二限位件11和米尺7便于声波遮挡板8位置的设定。

所述转换控制器10为CAN-RS232转换控制器。

如图2所示，电脑4指令通过CAN-RS232发送指令到控制驱动器3，通过控制驱动器3控制步进电机2按照指定的时序（旋转方向、速度转动、运动时间等）旋转，其中A+、A-、B+、B-是方向定位的功能，V+是输入电源、GND是电源地、CANH和CANL是CAN通讯口，AG是传感器信号地，S1是超声波传感器信号入口，S2 是1#限位信号入口，S3是2#限位入口。

如图3所示，（1）最小检测距离（最大信号输出20mA）检测。

在液位手动测试面板上，输入“距离”参数为最小检测距离值后，其它参数默认值即可，按“复位”键后，在点“清空数据”键后，点击“启动测试”键，步进电机2调整声波遮挡板8位置，使声波遮挡板8与探头间距为最小检测距离，读取软件采集的传感器检测信号，程序自动检查误差是否超标。

误差=100%*（读取的电流值-20）/20。

（2）最大检测距离（最小信号输出4mA）检测。

在液位手动测试面板上，输入“距离”参数为最大检测距离值后，其它参数默认值即可，按“复位”键后，在点“清空数据”键后，点击“启动测试”键，步进电机2调整声波遮挡板8位置，使声波遮挡板8与探头间距为最大检测距离，读取软件采集的传感器检测信号，程序自动检查误差是否超标。

误差=100%*（读取的电流值-4）/4。

（3）盲区检测。

通过软件设置声波遮挡板8的初始位置为0（探头与声波遮挡板8初始距离为0），设置最终点位置为盲区的最大值，设置一个相对小的运行速度，按“复位”键后，在点“清空数据”键后，点击“启动测试”键，步进电机2带动声波遮挡板8从0运动到盲区最大距离，从采集软件窗口观察传感器有无变化的检测信号输出，如果有，判断盲区与说明书不一致。

（4）反应速度检测。

在液位手动测试面板上，输入“距离”建议大于1米，输入“移动速度”参数为传感器给定的响应速度值，其它参数默认值即可，按“复位”键后，在点“清空数据”键后，点击“启动测试”键，步进电机2带动声波遮挡板8从初始位置以设定的速度匀速运动到终点位置，从软件窗口观察传感器信号输出，如果没有变化的信号，说明传感器的反应速度有问题。

（5）误差检测。

在测试方案面板上，通过一组一组手动输入测试的速度和距离参数，速度小于传感器的响应速度，距离在最大检测距离和最小检测距离的范围内,最多输入20个点的位置，设定适当的命令发送间隔时间，在点“清空数据”键后，点击“启动测试”键，根据每组给定的参数步进电机2调整声波遮挡板8位置，使传感器停留在检测点，软件采集自动接收传感器信号电流值，与理论信号电流值进行误差计算，自动检查误差是否超标。

通过软件系统自动计算误差。在传感器上和采集软件上设定最大检测距离M，理论对应4mA电流值；设定最小检测距离N，对应20mA电流值，在检测范围内的任意一处（距离为X）的传感器信号电流值Ⅰ的理论值为：Ⅰ=（(20-4)*X）/（N-M）+4-（（20-4）*M）/（N-M）。

误差=100%*（采集电流值-理论电流值）/理论电流值。

下面结合附图说明本实用新型的动作过程。连接好各部件，开启系统供电，启动软件系统，软件系统使声波遮挡板8复位（声波遮挡板8向第一限位件12移动，当碰到第一限位件12后，反向向第二限位件11移动，当碰到第二限位件11后停止），使声波遮挡板8停止在固定位置。此后，电脑4按照用户设定的时序（运移距离、速度），通过控制驱动器3控制步进电机2的运动（包括方向、速度、运行时间），从而驱动声波遮挡板8的运动。这时超声波测距传感器1产生模拟数字信号反馈给A/D转换模块5，经过A/D转换（即模拟信号到数字信号）送入控制驱动器3，控制驱动器3将数字信号转换成CAN数字信号送入转换控制器10，经过转换控制器10转换成RS232数字信号进入电脑4的采集系统。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.超声波测距传感器检测装置，包括声波遮挡板（8）、传输带（9）、步进电机（2）、控制驱动器（3）、A/D转换模块（5）、转换控制器（10）、电脑（4），其特征在于控制驱动器（3）端口分别与步进电机（2）端口、A/D转换模块（5）端口、转换控制器（10）端口相连，A/D转换模块（5）端口与超声波测距传感器（1）端口相连，转换控制器（10）端口与电脑（4）端口相连，声波遮挡板（8）设置在传输带（9）上，步进电机（2）驱动传输带（9）转动。

2.根据权利要求1所述超声波测距传感器检测装置，其特征在于还包括第一限位件（12）、第二限位件（11）和米尺（7），第一限位件（12）和第二限位件（11）设置在所述声波遮挡板（8）的移动路径上且可与声波遮挡板（8）接触产生限位信号，第一限位件（12）和第二限位件（11）的信号输出端口与所述控制驱动器（3）端口相连；第一限位件（12）、第二限位件（11）设置在米尺（7）上。

3.根据权利要求1所述超声波测距传感器检测装置，其特征在于所述转换控制器（10）为CAN-RS232转换控制器。