CN206095360U - 一种测量液氮罐中液面高度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供种测量液氮罐中液面高度的装置，包括微处理器和显示器，超声波发生器、超声波发射电路、超声波接收电路、超声波脉冲计数器和设置在液氮罐中的超声波探头；超声波发生器产生超声波由超声波发射电路通过超声波探头发射经由液氮罐内液面反射，经超声波探头由超声波接收电路接收，超声波脉冲计数器由超声波发射电路触发计数开始，由超声波接收电路触发计数结束，超声波脉冲计数器的计数输出端和超声波发生器的控制端分别与微处理器相连。本实用新型是一种自动检测装置，检测过程中，不需要接触，减少污染。

Description

一种测量液氮罐中液面高度的装置

技术领域

本实用新型涉及液面高度测量领域，特别涉及一种利用超声波测量液氮罐中液面高度的装置。

背景技术

液氮作为一种冷冻剂广泛应用于医学科研及临床领域。由于液氮罐中存储的液氮会自然消耗，需要定期检查液氮罐中液氮的含量。常用的检测方式是将标尺直接插到液氮罐底部，标尺上结霜的长度即为罐内液面高度。采用这种方式进行测量，标尺无法固定，测量准确度低。

因此，业内有采用电子测量的方式，利用显示器直观地显示液氮罐内液面的高度，如中国专利公告号CN 202471181 U就公开了一种这样的液氮罐液位监测显示装置，该监测显示装置包括液氮罐，所述液氮罐的顶部设置处理器，液氮罐的内部在垂直方向均匀设置5～ 10 个铂热电阻，铂热电阻通过信号线与处理器连通，所述液氮罐内设置支架，所述铂热电阻固定在支架上。这样的液氮罐液位监测显示装置中，通过检测液氮罐的内部在垂直方向均匀设置5 ～ 10 个铂热电阻，当测量到某个铂热电阻的阻值小于27欧姆时，说明其在液面以上，而大于27欧姆时，则该铂热电阻在液面以下，因此，可以通过测量铂热电阻的大小，确定液面在两个相邻的铂热电阻之间，则这两个铂热电阻之间的高度就是液面高度。

这样的测量方式不能获得连续的液氮罐内液面高度值，精度有限。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对目前的测量液氮罐中液面高度的装置中，测量精度不高的不足，提供利用超声波测量液面高度的一种测量液氮罐中液面高度的装置。

本实用新型为实现其目的所采用的技术方案是一种测量液氮罐中液面高度的装置，包括微处理器和显示器，还包括超声波发生器、超声波发射电路、超声波接收电路、超声波脉冲计数器和设置在液氮罐中的超声波探头；所述的超声波发生器产生超声波由所述的超声波发射电路通过超声波探头发射经由液氮罐内液面反射，经超声波探头由超声波接收电路接收，所述的超声波脉冲计数器分别与所述的超声波发射电路和超声波接收电路连接，由超声波发射电路触发计数开始，由超声波接收电路触发计数结束，所述的超声波脉冲计数器的计数输出端和超声波发生器的控制端分别与所述的微处理器相连。

本实用新型中，通过超声波脉冲计数器的计数值与超声波的频率可以计算出液面到探头位置的时间，加上超声波的速度是可以测量的固定值，微处理器即可算出液面高度。这是一种自动检测装置，检测过程中，不需要接触，减少污染。

进一步的，上述的测量液氮罐中液面高度的装置中：还包括温度补偿电路和温度传感器，所述的温度传感器设置在液氮罐中，输出与所述的温度补偿电路相连，温度补偿电路与所述的处理器相连。

超声波的传播速度与温度的关系可以采用以下公式：T为温度，单位是摄氏度。利用实时测量的温度T可以对超声波传播速度进行修正。

进一步的，上述的测量液氮罐中液面高度的装置中：所述的超声波发射电路包括三极管Q1、电阻R1和电阻R2；所述的超声波发生器输出的超声波脉冲信号接所述的三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R2接5V直流电源，三极管Q1的集电极与基极之间接电阻R1，三极管Q1的发射极接地，超声波探头中发射振子连接在三极管的集电极与发射极之间。

这是一个比较简单的超声波发射电路。

进一步的，上述的测量液氮罐中液面高度的装置中：所述的超声波接收电路包括超声波接收振子、放大电路、滤波电路；所述的超声波接收振子接收由液氮罐内液面反射的超声波由放大电路放大后，利用中心频率为超声波发生器产生的超声波频率的滤波电路后获得。

下面结合具体实施例对本实用新型作较为详细的描述。

附图说明

图1是本实用新型实施例1原理框图。

图2是图实施例1中所采用的超声波发射电路原理图。

图中，1、超声波探头，2、温度传感器，3、液氮罐。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，本实施例是一种利用超声波测量液面高度的液氮罐中液面高度的测量装置，利用一个超声波发射电路发射超声波，通过超声波接收电路接收由液面反射回来超声波以后，通过测量超声波从发射到接收所使用的时间根据超声波在液氮罐中的传播速度就可以计算出液面到超声波探头处的距离继而获得液氮罐内液面的高度，由一个显示器直观显示。

如图1所示：一种测量液氮罐中液面高度的装置，包括微处理器和显示器，超声波发生器、超声波发射电路、超声波接收电路、超声波脉冲计数器，温度补偿电路，设置在液氮罐中的超声波探头1和温度传感器2；超声波发生器产生超声波脉冲信号由超声波发射电路通过超声波探头1发射经由液氮罐3内液面反射，反射的超声波脉冲信号经超声波探头1由超声波接收电路接收，超声波脉冲计数器分别与超声波发射电路和超声波接收电路连接，由超声波发射电路触发计数开始，由超声波接收电路触发计数结束，超声波脉冲计数器的计数输出端和超声波发生器的控制端分别与所述的微处理器相连。温度补偿电路利用温度传感器2测量到的液氮罐3内的温度，一起传送到处理器，在处理器中利用以下公式计算：

T为温度，单位是摄氏度

(s)n为超声波脉冲计数器的计数值，f是超声波的频率，L为超声波探头到液氮罐内液面之间的距离的两倍。

微处理器MCU利用一些必要的软件就可以获得液氮罐内液面的高度了。

本实施例中，通过对超声波脉冲个数进行计数来测量超声波传播的距离以获得液面高度，因此，超声波的频率对测量结果的精度影响较大，如要求误差小于0.2mm，则超声波发生器所产生的超声波脉冲在一个周期内所传播的跳高就是0.0004m，根据超声波在空气中的传播速度331.45m/s，则超声波的频率可以设定为860KHZ。因此，当超声波具有这样的频率时，测量误差就相当的小了。

本实施命名，超声波发射电路如图2所示，包括三极管Q1、电阻R1和电阻R2；超声波发生器输出的超声波脉冲信号接所述的三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R2接5V直流电源，三极管Q1的集电极与基极之间接电阻R1，三极管Q1的发射极接地，超声波探头中发射振子连接在三极管的集电极与发射极之间。这是一个比较简单的超声波发射电路。

本实施例中，超声波接收电路包括超声波接收振子、放大电路、滤波电路；超声波接收振子接收由液氮罐内液面反射的超声波由放大电路放大后，利用中心频率为超声波发生器产生的超声波频率的滤波电路后获得。

Claims (4)

1.一种测量液氮罐中液面高度的装置，包括微处理器和显示器，其特征在于：还包括超声波发生器、超声波发射电路、超声波接收电路、超声波脉冲计数器和设置在液氮罐中的超声波探头；所述的超声波发生器产生超声波由所述的超声波发射电路通过超声波探头发射经由液氮罐内液面反射，经超声波探头由超声波接收电路接收，所述的超声波脉冲计数器分别与所述的超声波发射电路和超声波接收电路连接，由超声波发射电路触发计数开始，由超声波接收电路触发计数结束，所述的超声波脉冲计数器的计数输出端和超声波发生器的控制端分别与所述的微处理器相连。

2.根据权利要求1所述的测量液氮罐中液面高度的装置，其特征在于：还包括温度补偿电路和温度传感器，所述的温度传感器设置在液氮罐中，输出与所述的温度补偿电路相连，温度补偿电路与所述的处理器相连。

3.根据权利要求1所述的测量液氮罐中液面高度的装置，其特征在于：所述的超声波发射电路包括三极管Q1、电阻R1和电阻R2；所述的超声波发生器输出的超声波脉冲信号接所述的三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R2接5V直流电源，三极管Q1的集电极与基极之间接电阻R1，三极管Q1的发射极接地，超声波探头中发射振子连接在三极管的集电极与发射极之间。

4.根据权利要求1所述的测量液氮罐中液面高度的装置，其特征在于：所述的超声波接收电路包括超声波接收振子、放大电路、滤波电路；所述的超声波接收振子接收由液氮罐内液面反射的超声波由放大电路放大后，利用中心频率为超声波发生器产生的超声波频率的滤波电路后获得。