CN206670732U - 一种基于超声波的液位测量仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种基于超声波的液位测量仪，超声波传感器采用频率为40KHz的脉冲信号发送的，通过对声速的温度补偿的优化，有效提高了对物体距离和液位高度测量的准确度，增加超声波传感器保护罩装置减小了周围物体对超声波信号的干扰，设置超声波传感器保护罩的形状为倒置漏斗状，防止周围物体对超声波信号的干扰角度，超声波的密封装置采用了硅胶套以保证超声波外壳内单元不受外界水汽的影响；与现有技术相比，具有带温度补偿功能的、防信号干扰的、方便拆卸维护的、低成本、测量精度高等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波测距领域，具体涉及一种基于超声波的液位测量仪。
背景技术
距离是在不同的场合和控制中需要检测的一个参数，测距成为数据采集中要解决的一个问题。工业上常常需要对液体高度进行测量，例如水库、堰槽等，这些液位高度的测量需要实用、准确的测量工具，由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于液位的测量。超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。目前的超声波测距仪包含单片机、独立显示屏、按键、电池与超声波传感器。而现有技术有着测量精度受环境温度影响以及外界信号干扰等缺陷，因此，我们很需要研发一种带温度补偿功能的、防信号干扰的、方便拆卸维护的、低能耗、低成本的的超声波测距仪实来代替这种传统的测距仪。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，为克服上述传统超声波测距仪的信号易受干扰的问题，本实用新型提供了一种新型超声波的液位测量仪。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种基于超声波的液位测量仪，包括主机、超声波传感器，所述的超声波传感器包括：超声波信号处理电路板、超声波探头，所述的主机与超声波信号处理电路板电连，所述的超声波信号处理电路板与超声波探头电连接，所述的超声波信号处理电路板设置于超声波探头的顶部；所述的超声波信号处理电路板包括：主控电路单元、驱动器、信号处理电路单元、温度检测单元，其特征在于：所述的超声波传感器外围设置有超声波传感器保护装置。
可选的，所述的超声波传感器保护装置包括超声波外壳和超声波传感器保护罩，所述的超声波信号处理电路板外围设置有超声波外壳，所述的超声波信号处理电路板与超声波外壳之间固定连接，所述的超声波信号处理电路板与超声波外壳之间采用密封连接；所述的超声波外壳的底部设有超声波传感器保护罩，所述的超声波外壳与超声波传感器保护罩之间用螺丝固定连接；超声波探头设置于超声波传感器保护罩的顶部；所述的超声波探头与超声波传感器保护罩之间设置硅胶套，所述的超声波探头、硅胶套以及超声波传感器保护罩三者密封连接。
可选的，所述的超声波外壳的顶部中间设有通孔，通信线缆的一端电连于超声波信号处理电路板，另一端穿过通孔与主机相连，所述的通信线缆的外表面固设有防水电缆锁头。
可选的，所述的超声波传感器保护罩的形状为倒置漏斗状。
可选的，所述的主机上还设有液晶显示器，所述的液晶显示器与主机电连接。
优选的，所述的超声波传外壳与超声波传感器保护罩均采用防水材料制备而成的。
作为优选，所述的超声波传感器发送的脉冲信号频率为40kHz。
本实用新型实施例提供的一种基于超声波的液位测量仪，超声波传感器发送的脉冲信号频率为40KHz，通过对声速的温度补偿的优化以及对超声波传感器设置保护装置，有效提高了对物体距离和液位高度测量的实用性、准确性；增加超声波传感器保护罩装置提高了超声波有效测量距离，超声波传感器保护罩的形状为倒置漏斗状减小了周围物体对测量干扰角度；超声波的密封装置采用了硅胶套以保证超声波外壳内单元不受外界水汽的影响。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的超声波液位测量仪的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的超声波液位测量仪的超声波传感器保护装置的剖视图。
图3为本实用新型实施例提供的超声波液位测量仪电路结构部分的流程图。
其中，1-主机、2-超声波传感器、2a-超声波探头、2b-超声波信号处理电路板、3-通孔、4-通信线缆、5-防水电缆锁头、6-超声波外壳、7-超声波传感器保护罩、8-硅胶套、9-螺丝、10-液晶显示器、11-主控电路单元、12-驱动器、13-信号处理电路单元、14-温度检测单元。
具体实施方式
为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
图1为本实用新型实施例提供的超声波液位测量仪的结构示意图，所述的超声波的液位测量仪包括主机（1）、超声波传感器（2），所述的超声波传感器（2）包括：超声波探头（2a）、超声波信号处理电路板（2b），所述的主机（1）与超声波信号处理电路板（2b）电连，所述的超声波信号处理电路板（2b）与超声波探头（2a）电连接，所述的超声波信号处理电路板（2b）设置于超声波探头（2a）的顶部；所述的超声波信号处理电路板（2b）包括：主控电路单元（11）、驱动器（12）、信号处理电路单元（13）、温度检测单元（14），所述的超声波传探头（2a）与温度检测单元（14）相连接后进行温度检测，然后根据实际环境温度对超声波测量声速进行温度补偿。
需要说明的是，本超声波测距仪采用的是单声道超声波测量物体距离和液位高度。声音的声速对距离的测量有很大的影响，声速会随着温度的变化而变化，因此需要对温度传感器的测量得到当前的实际温度，继而对测量的声速进行温度补偿得到实际准确的声速。
参照附图2，所述的超声波传感器保护装置包括超声波外壳（6）和超声波传感器保护罩（7），所述的超声波信号处理电路板（2b）外围设置有超声波外壳（6），所述的超声波信号处理电路板（2b）与超声波外壳（6）之间固定连接，所述的超声波信号处理电路板（2b）与超声波外壳（6）之间采用密封连接；所述的超声波外壳（6）的底部设有超声波传感器保护罩（7），所述的超声波外壳（6）与超声波传感器保护罩（7）之间用螺丝（9）固定连接；超声波探头（2a）设置于超声波传感器保护罩（7）的顶部；所述的超声波探头（2a）与超声波传感器保护罩（7）之间设置硅胶套（8），所述的超声波探头（2a）、硅胶套（8）以及超声波传感器保护罩（7）三者密封连接。
考虑到超声波传感器（2）在发送脉冲信号时容易造成外界信号干扰，继而导致信号衰减，以致测量距离精确度不高，因此超声波传感器（2）外围设置有超声波传感器保护装置。首先超声波外壳（6）与超声波传感器保护罩（7）均采用防水材料，以保证测量水位时外界湿气对超声波传感器（2）的影响，而超声波信号处理电路板（2b）与超声波外壳（6）之间密封连接，也是为了防止外界声音对超声波信号的干扰。另外，超声波探头（2a）与超声波传感器保护罩（7）之间设置硅胶套（8），也是为了防止外界水汽对超声波传感器（2）的影响。
通常情况下，液体中超声波的衰减对频率很敏感，频率越高，衰减越快。因此要求合理的选择超声波频率,作为优选，本实用新型实施例提供的超声波传感器发送的脉冲信号频率为40kHz。回波信号依次通过传感器、分压式放大电路、可变增益放大器、滤波器、全波精密整流、积分处理，从而计算得出传播时间，最终由通信线缆向外界传输所需传输信息。
除上述优点外，超声波传感器保护罩（7）的形状设置为倒置漏斗状是为了减小了周围物体对测量干扰角度；超声波的密封装置采用了硅胶套（8）以及通信线缆（4）外围设置防水电缆锁头（5）以保证超声波外壳（6）内单元不受外界水汽的影响。
综上所述，超声波信号处理电路板（2b）中的主控单元（11）发送信号给驱动器（12）驱动超声波传感器（2）发送40kHz超声波信号，超声波通过空气介质传输，遇到物体或液面反射，反射回来的超声波通过超声波传感器（2）再传递给信号处理电路单元（13），主控单元（11）接收到信号处理单元（13）处理好的信号测量时间差，再结合超声波探头（2a）与温度检测单元（14）相连接后进行温度检测，然后根据实际环境温度对超声波测量声速进行温度补偿，以得到实际的声速，最后由实际声速和回波时间差计算得到实际的距离，再通过通信线缆（4）向主机（1）传输，最终由液晶显示器（10）显示出来。
可以理解，本实用新型实施例提供的一种基于超声波的液位测量仪，超声波传感器发送的脉冲信号频率为40KHz，通过对声速的温度补偿的优化以及对超声波传感器设置保护装置，有效提高了对物体距离和液位高度测量的实用性、准确性；增加超声波传感器保护罩装置提高了超声波有效测量距离，超声波传感器保护罩的形状为倒置漏斗状减小了周围物体对测量干扰角度；超声波的密封装置采用了硅胶套以保证超声波外壳内单元不受外界水汽的影响。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种基于超声波的液位测量仪，包括主机（1）、超声波传感器（2），所述的超声波传感器（2）包括：超声波探头（2a）、超声波信号处理电路板（2b），所述的主机（1）与超声波信号处理电路板（2b）电连，所述的超声波信号处理电路板（2b）与超声波探头（2a）电连接，所述的超声波信号处理电路板（2b）设置于超声波探头（2a）的顶部；所述的超声波信号处理电路板（2b）包括：主控电路单元（11）、驱动器（12）、信号处理电路单元（13）、温度检测单元（14），其特征在于：所述的超声波传感器（2）外围设置有超声波传感器保护装置。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的液位测量仪，其特征在于：所述的超声波传感器保护装置包括超声波外壳（6）和超声波传感器保护罩（7），所述的超声波信号处理电路板（2b）外围设置有超声波外壳（6），所述的超声波信号处理电路板（2b）与超声波外壳（6）之间固定连接，所述的超声波信号处理电路板（2b）与超声波外壳（6）之间采用密封连接；所述的超声波外壳（6）的底部设有超声波传感器保护罩（7），所述的超声波外壳（6）与超声波传感器保护罩（7）之间用螺丝（9）固定连接；超声波探头（2a）设置于超声波传感器保护罩（7）的顶部；所述的超声波探头（2a）与超声波传感器保护罩（7）之间设置硅胶套（8），所述的超声波探头（2a）、硅胶套（8）以及超声波传感器保护罩（7）三者密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于超声波的液位测量仪，其特征在于：所述的超声波外壳（6）的顶部中间设有通孔（3），通信线缆（4）的一端电连于超声波信号处理电路板（2b），另一端穿过通孔（3）与主机（1）相连，所述的通信线缆（4）的外表面固设有防水电缆锁头（5）。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声波的液位测量仪，其特征在于：所述的超声波传感器保护罩（7）的形状为倒置漏斗状。
5.根据权利要求1所述的一种基于超声波的液位测量仪，其特征在于：所述的主机（1）上还设有液晶显示器（10），所述的液晶显示器（10）与主机（1）电连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于超声波的液位测量仪，其特征在于：所述的超声波传外壳（6）与超声波传感器保护罩（7）均采用防水材料制备而成的。
7.根据权利要求1所述的一种基于超声波的液位测量仪，其特征在于：所述的超声波传感器（2）发送的脉冲信号频率为40kHz。
Priority Applications (1)
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| CN201720240142.4U CN206670732U (zh) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | 一种基于超声波的液位测量仪 |
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Publications (1)
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| CN206670732U true CN206670732U (zh) | 2017-11-24 |
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ID=60376216
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| CN201720240142.4U Active CN206670732U (zh) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | 一种基于超声波的液位测量仪 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108181380A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-06-19 | 东莞新奥燃气有限公司 | 一种天然气高压管道的腐蚀检测装置和方法 |
| CN113267223A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-08-17 | 武汉新烽光电股份有限公司 | 一种具有安全防护功能的投入式超声波流量监测仪 |
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2017
- 2017-03-13 CN CN201720240142.4U patent/CN206670732U/zh active Active
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