CN209043421U - 超声波定距多点测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及机械式料位计领域，公开了一种超声波定距多点测量装置，超声波定距多点测量部件能够实时在距离待测物料不同的位置向待测物料发送超声波，并能够实时接收待测物料发射回来的超声波，其发送和接收超声波的各个时间间隔能够被运算处理器获取，运算处理器则能够通过各时间间隔以及多个测量点之间的预设间距运算出待测物料的实时料位；由于各时间间隔均为实时测量，所以通过该时间间隔和测量点之间的预设间距运算得到的超声波的传播速度也是实时被修正后的数据，而不是一个定值，最终得到的待测物料的料位也相当于是被实时修正了的料位。本装置测量精确，结构简单，成本低廉，适用于恶劣的测量环境，测量准确。
Description
技术领域
本发明涉及机械式料位计领域，特别涉及一种超声波定距多点测量装置。
背景技术
超声波料位计被广泛运用工业与生活的各个领域，是一种性价比比较高的测量装置。超声波料位计是依据超声波声波在介质中飞行时间和在介质中传播速度，计算出距离的。但是由于声音在不同介质中传播的速度差异非常大，所有不同的介质传播，需要提供不同的介质传播速度。
对于测量环境恒定的情况下，超声波料位计测量是准确可靠的。但是，在实际运用过程中，由于测量环境中介质特征不定变化，如密度、介质构成等等，导致介质不可预期，声音传播速度不可预期。例如，由于空气环境温度变化，空气密度变化，导致测量不准确。特别是超声波料位测量运用于泥水界面测量时，由于泥水中介质构成变化非常大，导致测量准确性极大下降。泥水界面超声波测量一直是悬而未决的难题。
而对于目前公示的修正方案。如专利CN201720337702.8“一种飞行速度自动校准的超声波物位计”公示的技术方案而言，利用两个内置于空心管里的第一换能器和第二换能器专门测量超声波飞行时间，提供修正数据的方案。
缺点在于：
1、成本高，为了实现修正，需要配置2个超声波换能器；
2、与主超声波测量传感器在测量位置上有差异，由于环境差异大，修正效果差；
3、适应性差。上述技术方案，只能运用于环境相当平和的空气环境中测量，而对于泥水混合等这样恶劣的环境，无法正常使用；
4、修正设备与主测量超声波传感器不同的硬件特性，导致修正出现错误。无论是主测量超声波传感器性能漂移还是修正设备性能漂移，都无法进行准确修正。
实用新型内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种超声波定距多点测量装置，成本低廉，能够适用于比较恶劣的测量环境且测量准确。
技术方案： 本发明提供了一种超声波定距多点测量装置，包括运算处理器和超声波定距多点测量部件，所述超声波定距多点测量部件具有至少两个超声波收发探头，各所述超声波收发探头面向物料且沿超声波发射和/或接收方向上依次相距预设间距设置，且各所述超声波收发探头均与所述运算处理器信号连接。
优选地，各所述超声波收发探头均为收发一体分探头；或者，所述超声波定距多点测量部件具有至少三个超声波收发探头，各所述超声波收发探头中至少有一个为超声波发射探头，至少有两个为超声波接收探头；或者，所述超声波定距多点测量部件具有至少三个超声波收发探头，各所述超声波收发探头中至少有一个为超声波接收探头，至少有两个为超声波发射探头。
本发明还提供了一种上述的超声波定距多点测量装置的测量方法，包括以下步骤：所述运算处理器按照预设程序控制各所述超声波收发探头向所述待测物料发送超声波，并控制各所述超声波探头接收所述待测物料反射回来的超声波；所述运算处理器根据所述发送和接收的超声波数据以及各所述超声波收发探头之间的预设间距，依据预设算法运算获得所述待测物料的料位数据。
本发明还提供了一种超声波定距多点测量装置，包括运算处理器和超声波定距多点测量部件，所述超声波定距多点测量部件由超声波收发探头、升降部件以及位置或位移检测部件组成，所述超声波收发探头固定在所述升降部件上并正对待测物料设置，所述超声波收发探头、所述升降部件以及所述位置或位移检测部件均与所述运算处理器信号连接。
进一步地，所述升降部件由电机和牵引绳、牵引索和/或牵引杆组成，所述电机与所述运算处理器信号连接，所述电机的输出端连接所述牵引绳、牵引索和/或牵引杆的一端，所述超声波收发探头固定在所述牵引绳、牵引索和/或牵引杆的另一端。
本发明还提供了一种上述的超声波定距多点测量装置的测量方法，所述运算处理器控制所述超声波收发探头在第一位置处按照预设程序向所述待测物料发送超声波和接收所述待测物料反射回来的超声波；所述升降部件用于带动所述超声波收发探头移动至第二位置处；所述运算处理器控制所述超声波收发探头在第二位置处按照预设程序向所述待测物料发送超声波和接收所述待测物料反射回来的超声波；所述位置和位移检测部件用于将所述超声波收发探头的位置信息发送给所述运算处理器，所述运算处理器依据预设数据或预设程序，获知沿超声波发射和/或接收方向上，所述第一位置与所述第二位置之间的间距；所述运算处理器依据所述间距的数据以及所述超声波收发探头发送和接收的超声波数据，依据预设算法运算获得所述待测物料的料位数据。
有益效果： 本发明中，由于超声波定距多点测量部件能够实时在距离待测物料不同的位置向待测物料发送超声波，并能够实时接收待测物料发射回来的超声波，其发送和接收超声波的各个时间间隔能够被运算处理器获取，运算处理器则能够通过各时间间隔以及多个测量点之间的预设间距运算出待测物料的实时料位；由于各时间间隔均为实时测量，所以通过该时间间隔和测量点之间的预设间距运算得到的超声波的传播速度也是实时被修正后的数据，而不是一个定值，最终得到的待测物料的料位也相当于是被实时修正了的料位。所以，本装置彻底解决了现有超声波测距过程中由于环境介质温度、成分等因素引起的，由于声波传播速度变化带来的测量不准确问题，对待测物料料位的测量比较精确，而且装置简单，成本低廉，能够适用于比较恶劣的测量环境，且测量准确。
附图说明
图1为实施方式1中超声波定距多点测量装置的结构示意图；
图2为实施方式2中超声波定距多点测量装置的结构示意图。
具体实施方式
实施方式1：
本实施方式提供了一种超声波定距多点测量装置，如图1所示，主要由运算处理器1和超声波定距多点测量部件组成，超声波定距多点测量部件由两个超声波收发探头2组成，两个超声波收发探头2在待测物料上方上下依次设置，二者之间的间距H为已知值，且两个超声波收发探头2均与运算处理器1信号连接。
在测量时，运算处理器1控制两个超声波收发探头2均向待测物料发送超声波和接收待测物料反射回来的超声波，下方的超声波收发探头2（下）从发送到接收超声波的时间间隔为T1，上方的超声波收发探头2（上）从发送到接收超声波的时间间隔为T2，运算处理器1根据T1和T2以及H，依据预设算法运算获得待测物料的料位数据。运算方法如下：
假设下方的超声波收发探头2与待测物料之的间距为H1，上方的超声波收发探头2与待测物料之间的间距为H2，C为超声波在测量空间内的传播速度（C因为测量环境变化、温度变化等不断变化，为未知量），则计算方法如下：
H= H2- H1
C= (H2- H1)/(T2-T1)=H/(T2-T1)
则待测物料的料位H1= H*T1/(T2-T1)，或者待测物料的料位H2= H*T2/(T2-T1)。
实施方式2：
本实施方式提供了一种超声波定距多点测量装置，如图2所示，主要由运算处理器1和超声波定距多点测量部件组成，超声波定距多点测量部件由超声波收发探头2、升降部件以及位置或位移检测部件4组成，升降部件由电机5和牵引绳6组成，电机5与运算处理器连接，电机5的输出端连接牵引绳6的顶端，超声波收发探头2固定在牵引绳6的底端，且超声波收发探头2位于待测物料的上方；超声波收发探头2和位置或位移检测部件4也与运算处理器1信号连接。
在测量时，运算处理器1控制超声波收发探头2在距离待测物料为H1（未知量）的上方位置向待测物料发送超声波和接收待测物料反射回来的超声波；然后运算处理器1控制电机5运行，电机5通过牵引绳6带动超声波收发探头2向上移动至距离待测物料为H2（未知量）的位置，并控制超声波收发探头2在该位置向待测物料发送超声波和接收待测物料反射回来的超声波；位置或位移检测部件4将超声波收发探头2的上述位置信息发送给运算处理器，运算处理器1依据预设数据或预设程序，获知沿超声波发射和/或接收方向上，H1与H2之间的间距H（已知量）；最后，运算处理器1依据上述H、T1和T2运算获得此时待测物料的料位数据。运算方法如下：
假设C为超声波在测量空间内的传播速度（C因为测量环境变化、温度变化等不断变化，为未知量），则计算方法如下：
H= H2- H1
C= (H2- H1)/(T2-T1)=H/(T2-T1)
则待测物料的料位H1= H*T1/(T2-T1)，或者待测物料的料位H2= H*T2/(T2-T1)。
上述各实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种超声波定距多点测量装置，其特征在于，包括运算处理器（1）和超声波定距多点测量部件，所述超声波定距多点测量部件具有至少两个超声波收发探头（2），各所述超声波收发探头（2）面向物料且沿超声波发射和/或接收方向上依次相距预设间距设置，且各所述超声波收发探头（2）均与所述运算处理器（1）信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种超声波定距多点测量装置，其特征在于，各所述超声波收发探头均为收发一体分探头；
或者，所述超声波定距多点测量部件具有至少三个超声波收发探头（2），各所述超声波收发探头中至少有一个为超声波发射探头，至少有两个为超声波接收探头；
或者，所述超声波定距多点测量部件具有至少三个超声波收发探头（2），各所述超声波收发探头中至少有一个为超声波接收探头，至少有两个为超声波发射探头。
3.一种超声波定距多点测量装置，其特征在于，包括运算处理器（1）超声波定距多点测量部件，所述超声波定距多点测量部件由超声波收发探头（2）、升降部件以及位置或者位移检测部件（4）组成，所述超声波收发探头（2）固定在所述升降部件上并正对待测物料设置，所述超声波收发探头（2）、所述升降部件以及所述位置或位移检测部件（4）均与所述运算处理器（1）信号连接。
4.根据权利要求3所述的超声波定距多点测量装置，其特征在于，所述升降部件由电机（5）和牵引绳（6）、牵引索和/或牵引杆组成，所述电机（5）与所述运算处理器（1）信号连接，所述电机（5）的输出端连接所述牵引绳（6）、牵引索和/或牵引杆的一端，所述超声波收发探头（2）固定在所述牵引绳（6）、牵引索和/或牵引杆的另一端。
Priority Applications (1)
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| CN201821770281.9U CN209043421U (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 超声波定距多点测量装置 |
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Publications (1)
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| CN209043421U true CN209043421U (zh) | 2019-06-28 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109341815A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-15 | 上海云鱼智能科技有限公司 | 超声波定距多点测量装置及其测量方法 |
| CN111189511A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-05-22 | 浙江中产科技有限公司 | 多模组不同波长组合采集料位的激光料位仪及其测量方法 |
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2018
- 2018-10-30 CN CN201821770281.9U patent/CN209043421U/zh active Active
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