CN211262400U - 基于雷达液位计的一体化测量传输设备 - Google Patents

Abstract

基于雷达液位计的一体化测量传输设备，包括机械部件和测量传输部件，机械部件包括同轴导波杆探头，同轴导波杆探头由同轴电缆和同轴导波杆组成，机械部件通过同轴电缆与测量传输部件连接，测量传输部件包括收发电路模块、信号调制模块和控制及信息处理模块，收发电路模块与信号调制模块连接，信号调制模块与控制及信息处理模块连接。该设备利用同轴式导波杆探头以提高导波雷达液位计的测量精度，同时利用无线传输技术以提高雷达液位计的数据传输效率，提高其监控效果；该设备将机械部分和电路控制部分进行分离，便于对损坏的电子元件进行更换，无需进入测量区即可完成，解决问题更加及时。

Description

基于雷达液位计的一体化测量传输设备

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，具体涉及基于雷达液位计的一体化测量传输设备。

背景技术

液位计是一种重要的测量仪表，癌石油、化工等工业领域发挥着不可或缺的作用。随着信号处理技术和电子技术的飞速发展，液位计所采用的测量技术由机械发展至机电一体化，又由机电一体化发展至自动化。近年来，微处理器被引进至液位计中，使得液位测量技术发生了革命性的变化。目前，常用的雷达液位计分为两种：天线式和导波式，天线式雷达液位计通过天线来发射与接收信号，常用的天线种类有圆锥喇叭式、绝缘棒式、平面阵列式等；天线式雷达液位计的优点在于采用了非接触测量，但不适用于待测液体介电系数较小的情况，否则会造成反射信号幅度太小而无法测量的问题；导波雷达液位计采用接触式测量方式，利用导波杆探头来发射与接收信号，将导波杆探头安装在测量罐的顶部，其尾端直达罐底，发射信号及反射信号通过导波杆传播，信号不会辐射到外部空间，因而反射信号质量更好。然而，现有的导波式雷达液位计存在以下问题：测量精度低，与监测设备，如上位机之间数据传输效率低，无法与移动设备之间进行数据通信以提高传感器的监测效果。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，设计了基于雷达液位计的一体化测量传输设备，该设备利用同轴式导波杆探头以提高导波雷达液位计的测量精度，同时利用无线传输技术以提高雷达液位计的数据传输效率，提高其监控效果；该设备将机械部分和电路控制部分进行分离，便于对损坏的电子元件进行更换，无需进入测量区即可完成，解决问题更加及时。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现的：

基于雷达液位计的一体化测量传输设备，包括机械部件和测量传输部件，机械部件包括同轴导波杆探头，同轴导波杆探头由同轴电缆和同轴导波杆组成，机械部件通过同轴电缆与测量传输部件连接，测量传输部件包括收发电路模块、信号调制模块和控制及信息处理模块，收发电路模块与信号调制模块连接，信号调制模块与控制及信息处理模块连接。

收发电路模块由收发电路和反射信号提取电路组成，收发电路由二极管平衡混频电路组成，二极管平衡混频电路将发射脉冲信号发射至同轴电缆上，并通过采样脉冲信号对反射信号进行等效采样。反射信号提取电路有低通滤波电路和差分放大电路组成，信号经过低通滤波处理后，输送至差分放大电路，通过差分放大后，反射信号被提取出来，并输送给信号调制模块进行处理。

信号调制模块包括反射信号调制电路和发射与采样信号调制电路，发射与采样信号调制电路由锯齿波产生电路和发射及采样信号产生电路组成，锯齿波产生电路由分频器、计数器和DAC数模转换器组成，分频器与计数器连接，计数器与DAC数模转换器连接。发射及采样信号产生电路由尖脉冲产生电路、放大驱动电路、相位比较电路、与非门电路、信号叠加电路和放大电路组成。反射信号调制电路由放大电路和边沿比较电路组成，放大电路将反射信号进行放大，比较电路对采样到的反射信号进行处理，将其转变为微处理器可识别的边沿信号。

控制及信息处理模块包括微处理器、电源模块、无线通信模块、存储模块、显示模块和按键模块，电源模块、无线通信模块、存储模块、显示模块和按键模块均与微处理器连接。微处理器通过无线通信模块与移动设备、上位机连接。

本实用新型的有益效果是：该设备利用同轴式导波杆探头以提高导波雷达液位计的测量精度，同时利用无线传输技术以提高雷达液位计的数据传输效率，提高其监控效果；该设备将机械部分和电路控制部分进行分离，便于对损坏的电子元件进行更换，无需进入测量区即可完成，解决问题更加及时。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是基于雷达液位计的一体化测量传输设备的整体结构示意图；

图2是基于雷达液位计的一体化测量传输设备的结构框图；

图3是所述的信号调制模块的结构框图；

图4是所述的锯齿波产生电路的系统结构框图；

图5是所述的发射及采样信号产生电路的结构框图；

图6是所述的收发电路模块的系统结构框图；

图7是所述的控制及信息处理模块的结构框图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-机械部件，2-测量传输部件，11-同轴导波杆探头，12-收发电路模块， 21-信号调制模块，22-控制及信息处理模块，211-反射信号调制电路、212-发射与采样信号调制电路，2121-锯齿波产生电路，2122-发射及采样信号产生电路，3-分频器，4-计数器，5-DAC模数转换器，6-尖脉冲产生电路，7-放大驱动电路，8-相位比较电路，9-放大电路，10-信号叠加电路，20-与非门电路， 1211-差分放大电路，1212-低通滤波电路，1221-二极管平衡混频电路，221- 微处理器，2221-电源模块，2222-无线通信模块，2223-存储模块，2224-显示模块，2225-按键模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例中的电源模块2221采用AD421型芯片；微处理器221选用 MSP430F149型芯片；无线通信模块2222选用ME909S-821型4G模块；存储模块2223选用FM24CL64型芯片；分频器3选用CD4026BE型芯片；计数器4选用 74HC4040型二进制波纹计数器；DAC模数转换器5选用AD7945型高速数模转换芯片；与非门电路20选用MC74AC00型与非门芯片；放大电路9选用LMC6464 型低功耗放大器芯片；放大驱动电路7选用2SC4959型高频低噪声NPN型晶体管；差分放大电路1211选用LMC6464放大器。

如图1-2所示，基于雷达液位计的一体化测量传输设备，包括机械部件1 和测量传输部件2，机械部件1包括同轴导波杆探头11，同轴导波杆探头11 由同轴电缆和同轴导波杆组成，机械部件1通过同轴电缆与测量传输部件2连接，测量传输部件2包括收发电路模块12、信号调制模块21和控制及信息处理模块22，收发电路模块12与信号调制模块21连接，信号调制模块21与控制及信息处理模块22连接。

如图3-5所示，信号调制模块21包括反射信号调制电路211和发射与采样信号调制电路212，发射与采样信号调制电路212由锯齿波产生电路2121和发射及采样信号产生电路2122组成，锯齿波产生电路2121由分频器3、计数器4 和DAC数模转换器5组成。发射及采样信号产生电路2122由尖脉冲产生电路6、放大驱动电路7、相位比较电路8、与非门电路20、信号叠加电路10和放大电路9组成。反射信号调制电路211由放大电路9和边沿比较电路组成，放大电路9将反射信号进行放大，边沿比较电路对采样到的反射信号进行处理，将其转变为微处理器221可识别的边沿信号。

如图6所示，收发电路模块12由收发电路和反射信号提取电路组成，收发电路由二极管平衡混频电路1221组成，二极管平衡混频电路1221将发射脉冲信号发射至同轴电缆上，并通过采样脉冲信号对反射信号进行等效采样。反射信号提取电路有低通滤波电路1212和差分放大电路1211组成，信号经过低通滤波处理后，输送至差分放大电路1211，通过差分放大后，反射信号被提取出来，并输送给信号调制模块进行处理。

如图7所示，控制及信息处理模块22包括微处理器221、电源模块2221、无线通信模块2222、存储模块2223、显示模块2224和按键模块2225，电源模块2221、无线通信模块2222、存储模块2223、显示模块2224和按键模块2225 均与微处理器221连接。微处理器221通过无线通信模块2222与移动设备、上位机连接。

控制及信息处理模块22产生本设备正常运行所需要的时钟信号PWM0、控制信号PWM1及基准信号PWM2，其中PWM0是频率为460KHz的方波信号，PWM1 是频率为10Hz，占空比为30％的信号，PWM2是频率为10Hz，占空比为35％的信号；控制及信息处理模块22将接收的反射信号与基准信号进行对比，得到电磁脉冲信号在导波杆上的传播时间，经过处理计算后得到实时的液位值；控制及信息处理模块22同时接收按键模块2225也即键盘输入的信息，完成系统测量参数的调整并控制显示模块2224的显示信息，完成与移动设备及上位机的通信功能。

信号调制模块21在PWM1的信号控制下，对PWM0信号进行调制，产生频率为460KHz的尖脉冲信号作为发射信号，同时产生一个频率略低于460KHz的信号作为采样信号；信号调制模块21对捕获到的反射信号进行调制，将其转换为微处理器221可以识别的边沿信号。

收发电路模块12将发射信号发射到同轴电缆上，并在采样信号的作用下对同轴电缆上的信号进行等效采样；收发电路模块12将反射信号从等效采样后的信号中提取出来，输送信号调制模块，

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.基于雷达液位计的一体化测量传输设备，其特征在于，包括机械部件和测量传输部件，机械部件包括同轴导波杆探头，同轴导波杆探头由同轴电缆和同轴导波杆组成，机械部件通过同轴电缆与测量传输部件连接。

2.根据权利要求1所述的基于雷达液位计的一体化测量传输设备，其特征在于，所述的测量传输部件包括收发电路模块、信号调制模块和控制及信息处理模块，收发电路模块与信号调制模块连接，信号调制模块与控制及信息处理模块连接。

3.根据权利要求2所述的基于雷达液位计的一体化测量传输设备，其特征在于，所述的收发电路模块由收发电路和反射信号提取电路组成，收发电路由二极管平衡混频电路组成，二极管平衡混频电路将发射脉冲信号发射至同轴电缆上，并通过采样脉冲信号对反射信号进行等效采样；

反射信号提取电路由低通滤波电路和差分放大电路组成，信号经过低通滤波处理后，输送至差分放大电路，通过差分放大后，反射信号被提取出来，并输送给信号调制模块进行处理。

4.根据权利要求2所述的基于雷达液位计的一体化测量传输设备，其特征在于，所述的信号调制模块包括反射信号调制电路和发射与采样信号调制电路，发射与采样信号调制电路由锯齿波产生电路和发射及采样信号产生电路组成，锯齿波产生电路由分频器、计数器和DAC数模转换器组成，分频器与计数器连接，计数器与DAC数模转换器连接。

5.根据权利要求4所述的基于雷达液位计的一体化测量传输设备，其特征在于，所述的发射及采样信号产生电路由尖脉冲产生电路、放大驱动电路、相位比较电路、与非门电路、信号叠加电路和放大电路组成；反射信号调制电路由放大电路和边沿比较电路组成，放大电路将反射信号进行放大，比较电路对采样到的反射信号进行处理，将其转变为微处理器可识别的边沿信号。

6.根据权利要求2所述的基于雷达液位计的一体化测量传输设备，其特征在于，所述的控制及信息处理模块包括微处理器、电源模块、无线通信模块、存储模块、显示模块和按键模块，电源模块、无线通信模块、存储模块、显示模块和按键模块均与微处理器连接，微处理器通过无线通信模块与移动设备、上位机连接。

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