CN218566628U - 一种基于超声波的液位测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种基于超声波的液位测量装置。本申请涉及液位测量技术领域，解决现有技术因液位波动导致的超声波回波发生乱反射，超声波探头无法准确接收回波信号，进而导致液位测量误差变大的问题。本申请的基于超声波的液位测量装置包括：挡板、浮板、波导管、支撑柱、连接柱和超声波收发器；在进行液位测量时，可通过转动连接柱，带动浮板内的支撑柱从浮板的两端伸出，直至支撑柱的端部与波导管的内壁接触，实现对浮板的固定，从而在液位波动的情况下，使得浮板不会随之波动，避免超声波的回波乱反射，可提升超声波探头接收回波信号的准确性，减小液位测量误差。

Description

一种基于超声波的液位测量装置

技术领域

本申请涉及液位测量技术领域，尤其涉及一种基于超声波的液位测量装置。

背景技术

液位测量常出现在科学实验与工业测量的应用背景下，在液体容器体积足够大的情况下多采用液位计进行液位测量。但是在液体容器体积较小的情况下，因体积原因，不方便使用液位计对容器内部的液位进行测量。

超声波液位测量是一种非接触式液位测量方法，利用声波遇到介质会反弹这一特性计算液体容器内的液位高度。超声波探头具有体积小巧的特点，因此适用于体积较小的液体容器中的液位测量。通过超声波探头发出超声波信号，并配合在液体上设置的浮板反弹超声波信号，再由超声波探头接收超声波反弹信号，通过控制器内置的计算公式计算得到液位高度。但这种方法在液位波动的情况下，浮板也会随之波动，导致超声波的回波乱反射，超声波探头无法准确接收回波信号，进而导致液位测量误差变大。

发明内容

本申请提供了一种基于超声波的液位测量装置，以解决因液位波动导致的超声波回波发生乱反射，超声波探头无法准确接收回波信号，进而导致液位测量误差变大的问题。

本申请提供的一种基于超声波的液位测量装置，包括：挡板、浮板、波导管、支撑柱、连接柱和超声波收发器；所述挡板的底部设有固定槽，所述超声波收发器设置在所述固定槽内部；所述波导管为空心柱形，所述波导管设置于所述挡板的底部，所述波导管垂直于待测液体的容器底面设置，所述超声波收发器位于所述波导管的内侧；所述挡板上设有贯穿挡板上下表面的连接柱孔；所述浮板上设有贯穿浮板上下表面的圆柱形孔，所述浮板位于波导管内侧，所述浮板位于所述挡板下方，所述连接柱顶部与连接柱孔螺纹连接且伸出至连接柱孔上方，所述连接柱底部转动连接于所述圆柱形孔内，所述连接柱的外壁设置有呈圆周方向分布的竖直齿，所述浮板内部在圆柱形孔的两侧设有相互平行的置物槽，所述置物槽与所述圆柱形孔连通，所述浮板的两端还设有与所述置物槽同轴且连通的置物孔，所述支撑柱设置于所述置物槽内，所述支撑柱外周面设置有沿支撑柱轴向分布的环形槽，所述竖直齿与所述环形槽啮合。

进一步地，基于超声波的液位测量装置还包括：配重体；所述浮板的下表面设有固定孔；所述配重体设置在所述固定孔内。

进一步地，所述挡板上表面的两端还设有固定夹；所述固定夹包括固定臂和夹体，所述固定臂的一端连接于所述挡板上表面的端部，所述固定臂的另一端与所述夹体连接。

进一步地，所述支撑柱朝向所述波导管内壁的一端设有缓冲垫。

进一步地，所述波导管的管壁设置有贯穿波导管内外表面的气孔，所述气孔位于所述波导管竖直方向上的下半部分区域。

由以上技术可知，本申请提供的基于超声波的液位测量装置，通过设置挡板、浮板、波导管、支撑柱、连接柱和超声波收发器，在进行液位测量时，可通过转动连接柱，带动浮板内的支撑柱从浮板的两端伸出，直至支撑柱的端部与波导管的内壁接触，实现对浮板的固定，从而在液位波动的情况下，使得浮板不会随之波动，避免超声波的回波乱反射，可提升超声波探头接收回波信号的准确性，减小液位测量误差。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例提供的一种基于超声波的液位测量装置的结构示意图；

图2为波导管内部结构的示意图；

图3为浮板与支撑柱和连接柱的安装示意图；

图4为浮板结构示意图；

图5为支撑柱和连接柱的结构示意图。

图示说明：

其中，1-挡板；2-超声波收发器；3-连接柱；4-浮板；5-支撑柱；6-配重体；7-气孔；8-固定夹；9-控制器；10-缓冲垫；11-置物槽；12-圆柱形孔；13-置物孔；14-波导管；21-固定槽；31-连接柱孔；61-固定孔；81-固定臂；82-夹体。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3、图4和图5，本申请实施例提供了一种基于超声波的液位测量装置，包括：挡板1、浮板4、波导管14、支撑柱5、连接柱3和超声波收发器2；挡板1的底部设有固定槽21，超声波收发器2设置在固定槽21内部；波导管14为空心柱形，波导管14设置于挡板1的底部，波导管14垂直于待测液体的容器底面设置，超声波收发器2位于波导管14的内侧。

挡板1上设有贯穿挡板1上下表面的连接柱孔31；浮板4上设有贯穿浮板4上下表面的圆柱形孔12，浮板4位于波导管14内侧，浮板4位于挡板1下方，连接柱3顶部与连接柱孔31螺纹连接且伸出至连接柱孔31上方，连接柱3底部转动连接于所述圆柱形孔12内，连接柱3的外壁设置有呈圆周方向分布的竖直齿，浮板4内部在圆柱形孔12的两侧设有相互平行的置物槽11，置物槽11与圆柱形孔12连通，浮板4的两端还设有与置物槽11同轴且连通的置物孔13，支撑柱5设置于置物槽11内，支撑柱5外周面设置有沿支撑柱5轴向分布的环形槽，竖直齿与环形槽啮合。

挡板1用于设置超声波收发器2，通过设置固定槽21为超声波收发器2提供容纳空间。超声波收发器2是检测液位高度的关键部件，因此要确保超声波收发器2的稳定程度，不仅从固定方式上要注意，还要保证发出的声波垂直于液面以减少回波乱反射的情况。

超声波收发器2与固定槽21的关系也可以通过机械连接的方式，例如在固定槽21内设置卡扣，在超声波收发器2的外壁设置扣眼，超声波收发器2在进入固定槽21时先挤压卡扣直至扣眼处与卡扣平齐，超声波收发器2固定在固定槽21内。因超声波收发器2属于电子元器件，因此在有线导电的基础上，也可以通过在固定槽21内设置线孔，通过固定导线进而固定超声波收发器2。

在已经确认超声波收发器2与固定槽21无需拆卸更换的前提下，超声波收发器2与固定槽21之间也可以采用更为牢固的连接方式，例如焊接、粘接等方式。在使用焊接的方式连接超声波收发器2与固定槽21时，可以在固定槽21中设置焊脚，并使用例如电烙铁的焊接工具将超声波收发器2的固定引脚与焊脚焊接。在使用粘接的方式时，注意不要使例如胶水的粘接涂料将超声波收发器2的引脚全部包括，导致影响信号传输。

挡板1与波导管14之间可以采用便于拆卸的机械连接方式。例如，在挡板1的下表面设置凹槽，波导管14的顶部边沿卡入凹槽进行连接。又例如，可以在挡板1下表面设置带有内螺纹的柱孔，在波导管14的顶部设置带有外螺纹的固定柱，挡板1与波导管14通过固定柱的外螺纹与挡板1柱孔的内螺纹连接。在一次性测量或确认不需要更换挡板1与波导管14的前提下，也可以采用焊接、粘接的方式对挡板1和波导管14进行更为牢固的固定。

挡板1上的连接柱孔31的直径略大于连接柱3以便于可以手动旋转连接柱3。连接柱3外周面具体可设置两个环状限位凸起，连接柱3转动连接于圆柱形孔12内，两个环状限位凸起分别位于浮板4的上方和下方，以保证连接柱3转动的同时，连接柱3不会从浮板4中脱离。

通过手动旋转连接柱3，连接柱3转动时会带动置物槽11中的支撑柱5向外伸出置物孔13，直至支撑柱5与波导管14内壁接触，可停止连接柱3的旋转，以防止损坏波导管14内壁。通过支撑柱5从浮板4内部伸出至波导管14内壁，可以有效预防浮板4在液面中随液面波动而漂浮不定，导致对超声波收发器2发出的超声波进行乱反射，进而导致液位测量数据不准的问题发生。

并且，针对不同体积容器会采用不同的波导管14，同时也应选取不同规格的浮板4。支撑柱5朝向波导管14内壁的一端设有缓冲垫10，以防止支撑柱5与波导管14内部接触过程中对波导管14造成损伤。所述缓冲垫10的材料需根据液体的特性进行选取。

同样为了降低浮板4在液面中随液面波动而波动造成的测量误差影响，浮板4的下表面设有固定孔61；配重体6设置在固定孔61内，配重体6与固定孔61机械连接。例如，可以在固定孔61内设置卡环，配重体6通过连接线与卡环连接悬挂在浮板4与液面接触的一侧。又例如，可以在配重体6上设置凸柱，在固定孔61内设置凹陷，通过凸柱与凹陷的结合实现机械连接。

在设置配重体6时要以配重体6均匀分布在浮板4上为原则，以浮板4中线为基础，中线两侧的配重体6应呈对称关系以确保浮板4的平衡性，避免因配重体6分布不均导致浮板4两侧不平，进而导致液位测量误差。

此外，在进行液位测量时，一些液体具有酸/碱腐蚀性，对于有腐蚀性的液体需要采用相应的抗腐蚀材料制作配重体6、波导管14、浮板4。相应地，例如固定孔61中的卡环、配重体6使用的连接线也都要使用抗腐蚀材料。

波导管14采用的是空心柱形或空性筒形的结构，并且可以根据待测液位的容器形状进行适应性的改造。在波导管14伸入待测液位的容器时，容器内部会分割为波导管14内部液体区域与波导管14外部液体区域，为了避免因波导管14内部压强与外部压强不同导致液位高度有区别，进而导致液位测量不准，在波导管14的管壁设置有贯穿波导管14内外表面的气孔7，气孔7位于波导管14竖直方向上的下半部分区域，可由上至下设置多个气孔7，用于保持内部液体压强与外部液体压强一致。

为了进一步保证液位测量的准确度，在波导管14伸入待测液位的容器时要保证波导管14垂直于待测液位的容器底部。为了保证波导管14整体的稳定性，还在挡板1上设置固定夹8，固定夹8在波导管14伸入待测液位的容器后，可以手动操作固定夹8夹在容器外壁，以保证波导管14的稳定性，进而保证整个液位测量装置的稳定性。

所述液位测量装置还包括控制器9，控制器9用于控制超声波收发器2的启动与停止，并且接收、解析超声波收发器2反馈的液位数据，得到液位值。所述控制器9可采用单片机、可编辑逻辑阵列、ARM等微处理器。此外，在进行液面测量时，由于超声波收发器2的探头有一定的凸出距离，浮板4因上述设计也会有一定厚度，且在液位中会有一定程度的浸入。为了消除这些误差也需要在控制器9中设置相应的误差处理函数。在进行液位测量前也需要对浮板4在液体中的浸入高度进行预计算。

本申请提供的基于超声波的液位测量装置，通过在挡板1设置连接柱孔31便于连接柱3与浮板4进行连接，挡板1上表面的两端还设有固定夹8；固定夹8包括固定臂81和夹体82，固定臂81的一端连接于挡板1上表面的端部，固定臂81的另一端与夹体82连接，固定臂81为刚性材质，可通过将夹体82夹持固定在外部的一些稳定的结构上，实现对挡板1的固定。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于超声波的液位测量装置，其特征在于，包括：挡板（1）、浮板（4）、波导管（14）、支撑柱（5）、连接柱（3）和超声波收发器（2）；所述挡板（1）的底部设有固定槽（21），所述超声波收发器（2）设置在所述固定槽（21）内部；所述波导管（14）为空心柱形，所述波导管（14）设置于所述挡板（1）的底部，所述波导管（14）垂直于待测液体的容器底面设置，所述超声波收发器（2）位于所述波导管（14）的内侧；所述挡板（1）上设有贯穿挡板（1）上下表面的连接柱孔（31）；所述浮板（4）上设有贯穿浮板（4）上下表面的圆柱形孔（12），所述浮板（4）位于波导管（14）内侧，所述浮板（4）位于所述挡板（1）下方，所述连接柱（3）顶部与连接柱孔（31）螺纹连接且伸出至连接柱孔（31）上方，所述连接柱（3）底部转动连接于所述圆柱形孔（12）内，所述连接柱（3）的外壁设置有呈圆周方向分布的竖直齿，所述浮板（4）内部在圆柱形孔（12）的两侧设有相互平行的置物槽（11），所述置物槽（11）与所述圆柱形孔（12）连通，所述浮板（4）的两端还设有与所述置物槽（11）同轴且连通的置物孔（13），所述支撑柱（5）设置于所述置物槽（11）内，所述支撑柱（5）外周面设置有沿支撑柱（5）轴向分布的环形槽，所述竖直齿与所述环形槽啮合。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的液位测量装置，其特征在于，还包括：配重体（6）；所述浮板（4）的下表面设有固定孔（61）；所述配重体（6）设置在所述固定孔（61）内。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声波的液位测量装置，其特征在于，所述挡板（1）上表面的两端还设有固定夹（8）；所述固定夹（8）包括固定臂（81）和夹体（82），所述固定臂（81）的一端连接于所述挡板（1）上表面的端部，所述固定臂（81）的另一端与所述夹体（82）连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声波的液位测量装置，其特征在于，所述支撑柱（5）朝向所述波导管（14）内壁的一端设有缓冲垫（10）。

5.根据权利要求1所述的一种基于超声波的液位测量装置，其特征在于，所述波导管（14）的管壁设置有贯穿波导管（14）内外表面的气孔（7），所述气孔（7）位于所述波导管（14）竖直方向上的下半部分区域。

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