CN209910781U - 一种外贴式数字化超声波液面检测传感器 - Google Patents
一种外贴式数字化超声波液面检测传感器 Download PDFInfo
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Abstract
一种外贴式数字化超声波液面检测传感器，包括超声波探头模块和信号处理模块，超声波探头模块为超声波发射探头、接收探头，信号处理模块包括电源电路、发射电路与信号处理电路；电源电路连接发射电路、接收电路与信号处理电路，接收电路连接接收探头与信号处理电路，发射电路连接发射探头，所述超声波探头模块用于电信号与超声波信号的转换，并传输给信号处理模块，信号处理模块对回波信号进行处理，将模拟信号转换为数字信号，信号处理模块可保存和读取数字信号，通过RS485与现场二次表及手持表进行通信，输出检测结果。
Description
技术领域
本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及一种外贴式数字化超声波液面检测传感器。
背景技术
在医药、石油、化工、电力、食品等行业的液位工程控制中，必须对储罐内的液位进行监控。传统的液位开关，是将两个相距1.5米至3米的发射探头和接收探头分别安装在储罐壁的外侧表面同一高度位置，两个探头为独立部件而使液位开关测量系统结构较为复杂，不便于安装和维修。尤其是当两个探头不处在同一水平高度时，将会导致该液位开关不能做到及时和准确发出报警开关量信号。且传统的液位开关，探头不具备信息处理功能，只是将采集到的模拟信号传输给控制器，由控制器处理信号，进行判断和数据显示，抗干扰能力差，而且当探头安装于储罐较高位置时，控制器与探头之间距离较远，安装人员无法及时地根据显示结果对探头进行调整，增加了安装人员的工作难度。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种外贴式数字化超声波液面检测传感器，安装方便，抗干扰能力强的数字化超声波液面检测传感器。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种外贴式数字化超声波液面检测传感器，包括超声波探头模块和信号处理模块，超声波探头模块为发射探头、接收探头，信号处理模块包括电源电路、发射电路、接收电路与信号处理电路；电源电路连接发射电路、接收电路与信号处理电路，接收电路连接接收探头与信号处理电路，发射电路连接发射探头；
所述的超声波探头模块用于电信号与超声波信号的转换，并传输给信号处理模块，信号处理模块对回波信号进行处理，将模拟信号转换为数字信号，信号处理模块可保存和读取数字信号，通过隔离型485设备与现场二次表及手持表进行通信，输出检测结果。
所述的接收探头连接稳压保护器,所述的接收电路由稳压保护器、放大器、检波器、整形器、检测器组成，稳压保护器、放大器、检波器依次连接，放大器、整形器、检测器依次连接；信号处理电路由MCU、温度传感器、隔离型485设备组成；检测器连接MCU，MCU连接温度传感器及隔离型485设备，隔离型485设备连接二次表及手持表，二次表及手持表连接电源电路。
所述的超声波探头模块为将发射探头、接收探头浇封在一个壳体中的超声波换能器。
所述发射电路输送给发射探头的电信号的电压幅度为20V左右的短时脉冲，持续时间为5μs，脉冲信号重复周期为0.5s。
所述的信号处理电路对波形进行对比判断，并对采集到的波形数据进行保存和读取。
所述的信号处理模块内含温度传感器。
所述的信号处理电路采用隔离型485设备。
所述的信号处理电路可以通过隔离型485设备与二次表进行通讯，将数字信号传给二次表。
所述的手持表可通讯，手持表可实时显示采集到的波形。
所述的隔离型485设备采用隔离型RS485设备ADM2587E型号。
本实用新型的有益效果是：
数字化超声波液面检测传感器主要体现了数字化，内部含有信号处理模块，可对回波信号进行处理分析，转换成数字信号输出给二次表，并选用隔离型485设备，提高了抗干扰性。传感器可保存和读取数字信号，直接与二次表采用RS485通讯，将线缆和超声波探头分离开，采用线缆和传感器内接，代替传统液位开关繁琐的接线方式，减少了接线盒的使用，并可与手持表直接通信，传感器安装完成后，即可连接配套的手持表进行安装波形的检测，根据波形对传感器进行调整，不需连接二次表，避免使用二次表检测波形的繁琐，降低了安装难度，提高了安装效率。
附图说明
图1为本实用新型数字化超声波液面检测传感器电路原理框图。
图2为本实用新型数字化超声波液面检测传感器电路框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步叙述。
如图1所示，一种外贴式数字化超声波液面检测传感器，包括超声波探头模块1和信号处理模块2，超声波探头模块1为发射探头5、接收探头6，信号处理模块2包括电源电路3、发射电路4、接收电路7与信号处理电路8；电源电路3连接发射电路4、接收电路7与信号处理电路8，接收电路7连接接收探头6与信号处理电路8，发射电路4连接发射探头5；
所述的超声波探头模块1用于电信号与超声波信号的转换，并传输给信号处理模块2，信号处理模块2对回波信号进行处理，将模拟信号转换为数字信号，信号处理模块2可保存和读取数字信号，通过隔离型485设备与现场二次表17及手持表18进行通信，输出检测结果。
所述的接收探头6连接稳压保护器9,所述的接收电路7由稳压保护器9、放大器10、检波器11、整形器12、检测器13组成，稳压保护器9、放大器10、检波器11依次连接，放大器10、整形器12、检测器13依次连接；信号处理电路8由MCU14、温度传感器15、隔离型485设备16组成；检测器13连接MCU14，MCU14连接温度传感器15及隔离型485设备16，隔离型485设备16连接二次表17及手持表18，二次表17及手持表18连接电源电路3。
所述的超声波探头模块1为将发射探头5、接收探头6浇封在一个壳体中的超声波换能器。
所述发射电路4输送给发射探头5的电信号的电压幅度为20V左右的短时脉冲，持续时间为5μs，脉冲信号重复周期为0.5s。
所述的信号处理电路8对波形进行对比判断，并对采集到的波形数据进行保存和读取。
所述的信号处理模块2内含温度传感器15。
所述的信号处理电路8采用隔离型485设备16。
所述的信号处理电路8可以通过隔离型485设备与二次表17进行通讯，将数字信号传给二次表17。
所述的手持表18可通讯，手持表18可实时显示采集到的波形。
所述的隔离型485设备采用隔离型RS485设备ADM2587E型号。
工作方式为：
数据处理模块的MCU给出一个激励脉冲，经过放大后，加到发射探头上发射超声波信号，信号在罐壁与罐内液体分界面发生反射，接收探头接收到回波信号，送到信号处理模块，经过稳压保护、信号放大、包络检波、信号整形、信号检测后，送给MCU进行处理比对。根据信号的强弱判断储罐内液体液位是否到达报警线，并将信号送到二次表。比对原理是：当超声波探头所在位置有液体时，接收探头会接收到一个相对较弱的反射信号；当超声波探头所在位置没有液体时，接收探头会接收到一个相对较强的反射信号。
工作前需预存校准波形（有液或无液状态）到MCU中作为对比标准，根据能量波形、检测波形和校准波形差异值进行判断，当液位发生变化，波形的差异值也随之改变，当差异值到达所设门限值后，MCU会判定液位到达报警线，发送信号给二次表，二次表进行声光报警及继电控制。
信号处理模块的处理逻辑如下：二次表或手持表给传感器供电，信号处理模块的电源电路和发射电路、接收电路、信号处理电路连接。超声波发射探头与信号处理模块发射电路的输出端口相连，超声波接收探头与接收信号稳压保护器连接，接收信号稳压保护器与接收信号放大器连接，接收信号放大器与接收信号整形器和检波器连接，接收信号整形器与信号检测器连接，信号检测器与信号处理电路中的MCU连接，MCU与温度传感器和隔离型485设备连接，隔离型485设备与二次表或手持表连接。
Claims (9)
1.一种外贴式数字化超声波液面检测传感器，包括超声波探头模块（1）和信号处理模块（2），其特征在于，超声波探头模块（1）为发射探头（5）、接收探头（6），信号处理模块（2）包括电源电路（3）、发射电路（4）、接收电路（7）与信号处理电路（8）；电源电路（3）连接发射电路（4）、接收电路（7）与信号处理电路（8），接收电路（7）连接接收探头（6）与信号处理电路（8），发射电路（4）连接发射探头（5）；
所述的超声波探头模块（1）用于电信号与超声波信号的转换，并传输给信号处理模块（2），信号处理模块（2）对回波信号进行处理，将模拟信号转换为数字信号，信号处理模块（2）可保存和读取数字信号，通过隔离型485设备与现场二次表（17）及手持表（18）进行通信，输出检测结果。
2.根据权利要求1所述的一种外贴式数字化超声波液面检测传感器，其特征在于，所述的接收探头（6）连接稳压保护器（9）,所述的接收电路（7）由稳压保护器（9）、放大器（10）、检波器（11）、整形器（12）、检测器（13）组成，稳压保护器（9）、放大器（10）、检波器（11）依次连接，放大器（10）、整形器（12）、检测器（13）依次连接；信号处理电路（8）由MCU（14）、温度传感器（15）、隔离型485设备（16）组成；检测器（13）连接MCU（14），MCU（14）连接温度传感器（15）及隔离型485设备（16），隔离型485设备（16）连接二次表（17）及手持表（18），二次表（17）及手持表（18）连接电源电路（3）。
3.根据权利要求1所述的一种外贴式数字化超声波液面检测传感器，其特征在于，所述的超声波探头模块（1）为将发射探头（5）、接收探头（6）浇封在一个壳体中的超声波换能器。
4.根据权利要求1所述的一种外贴式数字化超声波液面检测传感器，其特征在于，所述的信号处理电路（8）对波形进行对比判断，并对采集到的波形数据进行保存和读取。
5.根据权利要求1所述的一种外贴式数字化超声波液面检测传感器，其特征在于，所述的信号处理模块（2）内含温度传感器（15）。
6.根据权利要求1所述的一种外贴式数字化超声波液面检测传感器，其特征在于，所述的信号处理电路（8）采用隔离型485设备（16）。
7.根据权利要求2所述的一种外贴式数字化超声波液面检测传感器，其特征在于，所述的信号处理电路（8）可以通过隔离型485设备与二次表（17）进行通讯，将数字信号传给二次表（17）。
8.根据权利要求2所述的一种外贴式数字化超声波液面检测传感器，其特征在于，所述的手持表（18）可通讯，手持表（18）可实时显示采集到的波形。
9.根据权利要求2所述的一种外贴式数字化超声波液面检测传感器，其特征在于，所述的隔离型485设备采用隔离型RS485设备ADM2587E型号。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN116299485A (zh) * | 2023-05-16 | 2023-06-23 | 航天极创物联网研究院(南京)有限公司 | 一种高结构集成度的超声波传感器 |
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| 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 |
| CN116299485A (zh) * | 2023-05-16 | 2023-06-23 | 航天极创物联网研究院(南京)有限公司 | 一种高结构集成度的超声波传感器 |
| CN116299485B (zh) * | 2023-05-16 | 2023-12-26 | 航天极创物联网研究院(南京)有限公司 | 一种高结构集成度的超声波传感器 |
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