CN206930336U - 一种超声波液位检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超声波液位检测装置，包括超声波换能器、电路模块、显示模块和供电系统，超声波换能器固定在待测密闭容器底面外侧的几何中心，所述电路模块包括超声波发射模块、超声波接收模块、数据处理模块和通信模块，超声波换能器的输入端与超声波发射模块的输出端连接，超声波发射模块的输入端与数据处理模块的输出端连接，超声波接收模块的输入端与超声波换能器的输出端连接，超声波接收模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块与通讯模块和显示模块双向通信连接，检测元件与待测液体非接触测量，不依赖计算机进行数据处理，能够实现信号的采集及处理功能。
Description
技术领域
本实用新型属于超声波检测液位技术领域，具体涉及一种超声波液位检测装置。
背景技术
在工业自动化生产过程中，为了实现安全、高效的生产，需要对液位进行实时精确检测。目前多采用法兰式或螺纹式超声波液位仪检测容器内易燃、易挥发、易爆液体的液位。超声波测距广泛采用的是回波渡越时间的方法，检测从发射器发出的超声波，经气体介质传播到接收器的时间，乘以气体中的声速，就是声波传输的距离。
现有的超声波检测方式不能检测封闭容器内的液位，在现场使用具有一定的局限性。为解决以上问题，本实用新型无需对被测容器开孔的超声波液位检测装置，实现非接触测量，实时检测、处理数据，现场给出检测结果。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种超声波液位检测装置，本实用新型设计合理，通过设置超声波换能器、电路模块、显示模块、供电系统，无需对被测容器开孔的超声波液位检测装置，能够实现非接触测量，能够检测密闭容器的液位检测，而且没有机械可动部件，设备使用寿命长，实时检测、处理数据，现场给出检测结果。
一种超声波液位检测装置包括超声波换能器、电路模块、显示模块和供电系统，超声波换能器固定在待测密闭容器底面外侧的几何中心，所述电路模块包括超声波发射模块、超声波接收模块、数据处理模块和通信模块，超声波换能器的输入端与超声波发射模块的输出端连接，超声波发射模块的输入端与数据处理模块的输出端连接，超声波接收模块的输入端与超声波换 能器的输出端连接，超声波接收模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块与通讯模块和显示模块双向通信连接。
所述超声波换能器用于接收超声波发射模块发出的激励脉冲信号，将电信号转换为超声波信号，并发射该超声波信号，还用于将接收的超声波信号转换为电信号；超声波发射模块用于接收数据处理模块传递的控制信号，控制信号控制超声波发射模块产生激励脉冲，并将该激励脉冲传递至超声波换能器，使超声波换能器发出超声波信号；超声波接收模块用于对回波信号进行接收、测量和模数转换，并将回波信号传递至数据处理模块；数据处理模块用于处理回波信号，补偿温度，进行液位计算，还用于接收显示模块传递的开始测量的指令，向超声波发射模块传递控制信号，并将最终计算的液位信息传递至显示模块；通信模块用于与计算机通信，便于传输数据，将数据处理模块数据的最终输出信息传递至计算机；显示模块用于接收数据处理模块计算的液位信息，并实时显示本装置的工作状态及数据处理模块计算出的液位高度，作为人机接口，接收操作人员传递的指令，并将该指令传递至数据处理模块；供电系统用于给显示模块和电路模块供电。
还包括温度传感器和温度补偿模块，温度传感器的输出端与温度补偿模块的输入端连接，温度补偿模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，温度传感器用于测量待测容器的温度，并将该温度信号传递至温度补偿模块，温度补偿模块用于接受温度传感器检测介质的温度信号，根据接收到的温度信号进行声速补偿，并将该补偿信号传递至数据处理模块。
所述超声波换能器与超声波发射模块和超声波接收模块之间均无线通讯连接。
所述电路模块和供电系统均封装在机箱中，所述显示模块的显示屏设置在机箱外表面。
所述电路模块上设置有用于给电路模块充电的充电电路，充电电路的输入端设置有USB接口。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果，本实用新型包括超声波换能器、电路模块、显示模块和供电系统，超声波换能器固定在待测密闭容器底面外侧的几何中心，检测元件与待测液体非接触测量，特别适合于强腐蚀、高压、有毒等液位测量，电路模块包括超声波发射模块、超声波接收模块、数据处理模块和通信模块，不依赖计算机进行数据处理，能够实现信号的采集及处理功能，其中数据处理模块与通讯模块双向通信连接，便于数据的传输或接收计算发送的指令，数据处理模块和显示模块双向通信连接，显示模块即作为人机接口，既显示最终的测量结果也能从显示模块输入操作指令，操作方便。
进一步的，还包括温度传感器和温度补偿模块，温度传感器的输出端与温度补偿模块的输入端连接，温度补偿模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，温度传感器用于测量待测容器的温度，并将该温度信号传递至温度补偿模块，温度补偿模块用于接受温度传感器检测介质的温度信号，根据接收到的温度信号进行声速补偿，并将该补偿信号传递至数据处理模块，提高测量精度。
进一步的，超声波换能器与超声波发射模块和超声波接收模块之间均采用无线通讯的方式连接，避免了布线的麻烦，减小了占地面积。
进一步的，还包括机箱，电路模块和供电系统均封装在机箱中，显示模块的显示屏设置在机箱外表面，集成度高，运输、使用方便，同事机箱对电路模块、供电系统和显示模块起保护作用。
进一步的，电路模块上设置有用于给电路模块充电的充电电路，充电电路的输入端设置有USB接口，可通过通用串行总线与电脑连接，进行数据传输并进行充电。
附图说明
图1为实施例1的结构图；
图2为实施例1电路模块连接示意图；
图3为实施例1信号传递示意图；
图4为实施例1中温度传感器与电路模块连接示意图；
图5为实施例2信号传递示意图；
附图中：1、超声波换能器，2温度传感器，3、电路模块，4、显示模块，5、供电系统，6、机箱，7、密闭容器，8、被测液体，9、被测液体上方的气体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
实施例1
参照图1，一种超声波液位检测装置包括超声波换能器1、电路模块3、显示模块4、供电系统5、机箱6，超声波换能器1和温度传感器2固定在待测密闭容器7底面外侧，且超声波换能器1固定在待测密闭容器7底面的几何中心，超声波换能器1通过通讯电缆与电路模块3连接，温度传感器2的输出端与温度补偿模块的输入端连接，供电系统5分别与电路模块3和显示模块4电连接；电路模块3和供电系统5均封装在机箱6中，机箱实现各模块的有机组合，显示模块4的显示屏设置在机箱6外表面。
参照图2和图3，电路模块3包括超声波发射模块、超声波接收模块、温度补偿模块、数据处理模块和通信模块，超声波换能器1的输入端与超声波发射模块的输出端连接，超声波发射模块的输入端与数据处理模块的输出端连接，超声波接收模块的输入端与超声波换能器1的输出端连接，超声波接收模块和温度补偿模块的输出端均与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块与通讯模块和显示模块双向通信连接，通讯模块和计算机通过通用串行总线连接。
超声波换能器1用于接收超声波发射模块发出的激励脉冲信号，将电信号转换为超声波信号，并发射该超声波信号，还用于将接收的超声波信号转换为电信号；
温度传感器2用于测量待测容器的温度，并将该温度信号传递至温度补偿模块；
电路模块3包括超声波发射模块、超声波接收模块、温度补偿模块、数据处理模块、通信模块；
超声波发射模块用于接收数据处理模块传递的控制信号，控制信号控制超声波发射模块产生激励脉冲，并将该激励脉冲传递至超声波换能器1，使超声波换能器1发出超声波信号；
超声波接收模块用于对回波信号进行接收、测量和模数转换，并将回波信号传递至数据处理模块；
温度补偿模块用于接受温度传感器检测介质的温度信号，根据接收到的温度信号进行声速补偿，并将该补偿信号传递至数据处理模块，提高测量精度；
数据处理模块用于处理回波信号，补偿温度，进行液位计算，还用于接收显示模块传递的开始测量的指令，向超声波发射模块传递控制信号，液位计算具体为测定超声波在液体中往返时间，根据超声波在当前环境下传播时间和传播速率，计算出在液体内传播的总距离，从而得出待测液位高度，并将最终计算的液位信息传递至显示模块，数据处理模块选用STM3240G-SK/KEI，实现数据计算功能，并给出结果；
通信模块用于与计算机通信，便于传输数据，将数据处理模块数据的最终输出信息传递至计算机，便于后期查阅，通信模块选用USB3300USB HS Board，通过USB接口实现与计算机的数据传输；
显示模块4用于接收数据处理模块计算的液位信息，实时显示本装置的工作状态及数据处理模块计算出的液位高度，作为人机接口，接收操作人员传递的指令，并将该指令传递至数据处理模块；
供电系统5用于给显示模块4和电路模块3供电；
机箱6用于安装、固定各模块，起到保护封装各模块的作用。
电路模块3上设置有用于给电路模块3充电的充电电路，充电电路的输入端设置有USB接口。
参照图4，Rθ为温度传感器，RW为传感器导线电阻，IS为恒流源，UM为待测信号，Rθ的两端通过传感器导线分别与恒流源IS和待测信号UM的两端连接，待测信号UM接入电路模块的输入端，即测量模块的输入端。
本装置的工作原理：超声波在液体中传播时有较好方向性，且传播过程能量损失较少，遇到分界面能反射，用回波测距，测定超声波发射后遇液反射回来的时间，来确定液面的高度。将超声波换能器安装于封闭容器外壁正下方，由电路模块控制换能器发出超音频机械振动，以超声波形式穿过容器底壁进入液体，超声波传播过程中，将在容器内壁和被测液体8的分界面产生第一回波；传播到液体上表面处被反射后，在被测液体8和被测液体上方的气体9的分界面产生第二回波，向下传播；由于换能器的作用是可逆的，在反射波回来的时候可起接受器作用，将机械振动转换为电振荡，被超声波模块接收。测定超声波在液体中往返时间，就可以计算出待测液位高度。超声波检测水位装置可通过通用串行总线与电脑连接，进行数据传输并充电。
实施例2
参照图5，超声波换能器与超声波发射模块和超声波接收模块之间均采用无线通讯的方式连接，具体连接方式为，超声波换能器与第一无线信号收发器的端口连接，第一无线信号收发器的另一个端口与第二无线信号收发器的端口连接，第二无线信号收发器的另一端口分别与超声波发射模块的输出端和超声波接收模块的输入端连接，由超声波接收模块进行模数转换。
Claims (6)
1.一种超声波液位检测装置，其特征在于，包括超声波换能器(1)、电路模块(3)、显示模块(4)和供电系统(5)，超声波换能器(1)固定在待测密闭容器(7)底面外侧的几何中心，所述电路模块(3)包括超声波发射模块、超声波接收模块、数据处理模块和通信模块，超声波换能器(1)的输入端与超声波发射模块的输出端连接，超声波发射模块的输入端与数据处理模块的输出端连接，超声波接收模块的输入端与超声波换能器(1)的输出端连接，超声波接收模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块与通讯模块和显示模块双向通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种超声波液位检测装置，其特征在于，所述超声波换能器(1)用于接收超声波发射模块发出的激励脉冲信号，将电信号转换为超声波信号，并发射该超声波信号，还用于将接收的超声波信号转换为电信号；
超声波发射模块用于接收数据处理模块传递的控制信号，控制信号控制超声波发射模块产生激励脉冲，并将该激励脉冲传递至超声波换能器(1)，使超声波换能器(1)发出超声波信号；
超声波接收模块用于对回波信号进行接收、测量和模数转换，并将回波信号传递至数据处理模块；
数据处理模块用于处理回波信号，补偿温度，进行液位计算，还用于接收显示模块传递的开始测量的指令，向超声波发射模块传递控制信号，并将最终计算的液位信息传递至显示模块；
通信模块用于与计算机通信，便于传输数据，将数据处理模块数据的最终输出信息传递至计算机；
显示模块(4)用于接收数据处理模块计算的液位信息，并实时显示本装置的工作状态及数据处理模块计算出的液位高度，作为人机接口，接收操作人员传递的指令，并将该指令传递至数据处理模块；
供电系统(5)用于给显示模块(4)和电路模块(3)供电。
3.根据权利要求1所述的一种超声波液位检测装置，其特征在于，还包括温度传感器(2)和温度补偿模块，温度传感器(2)的输出端与温度补偿模块的输入端连接，温度补偿模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，温度传感器(2)用于测量待测容器的温度，并将温度信号传递至温度补偿模块，温度补偿模块用于接受温度传感器检测介质的温度信号，根据接收到的温度信号进行声速补偿，并将补偿信号传递至数据处理模块。
4.根据权利要求1所述的一种超声波液位检测装置，其特征在于，所述超声波换能器(1)与超声波发射模块和超声波接收模块之间均无线通讯连接。
5.根据权利要求1所述的一种超声波液位检测装置，其特征在于，还包括机箱(6)，所述电路模块(3)和供电系统(5)均封装在机箱(6)中，所述显示模块(4)的显示屏设置在机箱(6)外表面。
6.根据权利要求1所述的一种超声波液位检测装置，其特征在于，所述电路模块(3)上设置有用于给电路模块(3)充电的充电电路，充电电路的输入端设置有USB接口。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN108900279A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-11-27 | 北京碧思特科技有限公司 | 一种金属密闭容器信号传输装置与方法 |
| CN113406196A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-09-17 | 广东飞达交通工程有限公司 | 一种超声波检测水成膜泡沫液箱的无线传输系统 |
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2017
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