CN218865222U - 一种液位测量系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种液位测量系统，包括：温度传感器、超声波液位检测模组和处理器；温度传感器设置于液体容器的内部，超声波液位检测模组的探测部套设有耦合胶套，耦合胶套的外端面与液体容器的外壁底部紧密贴合，温度传感器和超声波液位检测模组分别与处理器电性连接；温度传感器，用于采集液体容器中的被测液体的温度信息；超声波液位检测模组，用于发射超声波信号至被测液体，并接收超声波信号对应的回波信号，并根据回波信号，确定被测液体的初始液位位置信息；处理器，用于根据温度信息和初始液位位置信息，确定被测液体的校正液位位置信息。采用该液位测量系统可以准确测量出液体容器中的液位位置。

Description

一种液位测量系统

技术领域

本申请涉及仪表技术领域，特别是涉及一种液位测量系统。

背景技术

随着科技的发展，测距技术越来越多样化。为了获取更加精准的物位数据，常常需要对物位测量设备进行改进。

目前，在对液体进行液位测量时，常常利用超声波传感器，通过发射超声波信号的方式进行测量。但是，液体容器中的液体温度常常会发生变化，会导致超声波在液体中的传播速度受到影响，出现液位测量不准确的情况。

因此，传统技术中存在液位测量不够准确的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种液位测量系统。采用该液位测量系统可以准确测量液位。

一种液位测量系统，其特征在于，包括：温度传感器、超声波液位检测模组和处理器；温度传感器设置于液体容器的内部，超声波液位检测模组的探测部套设有耦合胶套，耦合胶套的外端面与液体容器的外壁底部紧密贴合，温度传感器和超声波液位检测模组分别与处理器电性连接；

温度传感器，用于采集液体容器中的被测液体的温度信息；

超声波液位检测模组，用于发射超声波信号至被测液体，并接收超声波信号对应的回波信号，并根据回波信号，确定被测液体的初始液位位置信息；

处理器，用于根据温度信息和初始液位位置信息，确定被测液体的校正液位位置信息。

在其中一个实施例中，超声波液位检测模组包括线路板和超声波探头，超声波探头的探测部套设有耦合胶套，耦合胶套的外端面与液体容器的外壁底部紧密贴合，超声波探头与线路板电性连接；

超声波探头，用于在线路板输出的驱动信号下，发射超声波信号至被测液体；还用于接收超声波信号对应的回波信号；

线路板，用于根据回波信号的飞行时间，确定被测液体的初始液位位置信息。

在其中一个实施例中，超声波探头的远离探测部的一侧端面焊接于线路板上。

在其中一个实施例中，超声波液位检测模组还包括主体外壳；耦合胶套、超声波探头和线路板均位于主体外壳中；

其中，主体外壳内一端设有通孔，耦合胶套可与主体外壳内一端接触相抵，且耦合胶套设有与卡入通孔的凸起部。

在其中一个实施例中，超声波液位检测模组还包括连接线；

连接线的一端焊接于线路板，且与线路板电性连接，连接线的另一端从主体外壳的另一端通孔延伸至主体外壳的外部；

线路板通过连接线与处理器电性连接。

在其中一个实施例中，主体外壳内灌注有电子灌封胶。

在其中一个实施例中，线路板包括升压电路、回波信号处理电路和控制器；

控制器，用于发送驱动信号至升压电路；

升压电路，用于对驱动信号进行升压处理，得到升压后的驱动信号，并将升压后的驱动信号发送至超声波探头；

回波信号处理电路，用于接收超声波探头返回的回波信号，并对回波信号进行优化处理，得到处理后的回波信号；

控制器，用于根据处理后的回波信号，确定被测液体的初始液位位置信息。

在其中一个实施例中，回波信号处理电路包括滤波电路和放大电路；

滤波电路，用于对超声波探头返回的回波信号进行滤波处理，得到滤波后的回波信号；

放大电路，用于对滤波后的回波信号进行信号放大处理，得到处理后的回波信号。

在其中一个实施例中，线路板还包括供电电路；供电电路与控制器供电连接。

在其中一个实施例中，控制器为微控制单元。

上述液位测量系统在工作过程中，温度传感器采集液体容器中的被测液体的温度信息；超声波液位检测模组发射超声波信号至被测液体，并接收超声波信号对应的回波信号，并根据回波信号，确定被测液体的初始液位位置信息；处理器根据温度信息和初始液位位置信息，确定被测液体的校正液位位置信息；如此，液位测量系统在测量液位的过程中，通过温度传感器对被测液体的温度进行采集，通过超声波液位检测模组对被测液体的液位进行测量，通过处理器根据被测液体的温度对被测液体的液位进行校正，考虑了温度对超声波信号传播速度的影响，能够各个温度的液体液位进行测量，并且，超声波液位检测模组中的耦合胶套外端面与液体容器的外壁底部紧密贴合可以减少超声波信号从发射到进入被测液体之前的能量损失，实现精准的液位测量。

附图说明

图1为一个实施例中一种液位测量系统的结构框图；

图2为一个实施例中一种油缸的示意图；

图3为一个实施例中一种超声波水位检测系统的示意图；

图4为一个实施例中一种主体外壳和耦合胶套的位置关系示意图；

图5为一个实施例中一种超声波液位检测模组的结构图；

图6为一个实施例中一种线路板对电信号的处理流程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

为了便于本领域技术人员的理解，图1提供了一种液位测量系统的结构框图；其中，该液位测量系统包括：温度传感器110、超声波液位检测模组120和处理器130。其中，温度传感器设置于液体容器的内部，超声波液位检测模组的探测部套设有耦合胶套，耦合胶套的外端面与液体容器的外壁底部紧密贴合，温度传感器和超声波液位检测模组分别与处理器电性连接。

其中，温度传感器110，用于采集液体容器中的被测液体的温度信息。

其中，温度传感器可以设置于液体容器内部，也可以设置于液体容器外壁。

其中，超声波液位检测模组120，用于发射超声波信号至被测液体，并接收超声波信号对应的回波信号，并根据回波信号，确定被测液体的初始液位位置信息。

其中，超声波液位检测模组不与液体容器直接接触。

其中，处理器130，用于根据温度信息和初始液位位置信息，确定被测液体的校正液位位置信息。

其中，液体容器可以是钢瓶、油缸等容器。例如，液体容器可以是如图2所示的油缸202，油缸中盛有液体油204，油缸液体上方加盖一活塞206，油缸202底部与超声波检测模组中的超声波探头208紧紧贴合。

具体实现中，液位测量系统中的温度传感器可以采集液体容器中被测液体的温度信息，并将温度信息传输至处理器中；液位测量系统中的超声波液位检测模组，发射超声波信号至被测液体中，并接收超声波信号对应的回波信号，并根据回波信号，确定被测液体的初始液位位置信息，并将初始液位位置信息传输至处理器中，即超声波液位检测模组在接收到回波信号的状态下，输出被测液体的初始液位位置信息至处理器中；处理器分别与超声波液位检测模组和温度传感器电性连接，处理器可以接收到温度传感器传输的温度信息，同时可以接收到超声波液位检测模组传输的初始液位位置信息，处理器根据温度信息对被测液体的初始液位位置信息进行校正，得到被测液体的校正液位位置信息，即处理器在接收到携带有温度信息的电信号和携带有初始液位位置信息的电信号的状态下，输出携带被测液体的校正液位位置信息。该校正液位位置信息既能表示被测液体在液体容器的液位高度，也能表示被测液体在液体容器中的液面距离。

为了便于本领域技术人员的理解，图3示例性地提供了一种超声波水位检测系统，在一个水位测量系统中，水温检测系统测量水箱中水的温度，超声波液位检测模组根据温补公式形成对水箱的水位测量系统方案，由于根据不同的环境，可以建立不同的水位测量方案。下式是水的温度、水的初始液位和水的最终液位之间的关系公式：

D＝D_o*f(T)

其中，D₀为超声波水位检测模组测量的水位高度，T为水温检测系统测量的水的温度，f(T)为根据水的温度T形成的温度补偿系数，D₀为增加温度补偿后的水位高度，即水位检测系统最终上报的水位高度。

上述液位测量系统在工作过程中，温度传感器采集液体容器中的被测液体的温度信息；超声波液位检测模组发射超声波信号至被测液体，并接收超声波信号对应的回波信号，并根据回波信号，确定被测液体的初始液位位置信息；处理器根据温度信息和初始液位位置信息，确定被测液体的校正液位位置信息；如此，液位测量系统在测量液位的过程中，通过温度传感器对被测液体的温度进行采集，通过超声波液位检测模组对被测液体的液位进行测量，通过处理器根据被测液体的温度对被测液体的液位进行校正，考虑了温度对超声波信号传播速度的影响，能够各个不同温度的液体的液位进行测量，并且，超声波液位检测模组中的耦合胶套外端面与液体容器的外壁底部紧密贴合可以减少超声波信号从发射到进入被测液体之前的能量损失，实现精准的液位测量。

在另一个实施例中，超声波液位检测模组包括线路板和超声波探头，超声波探头的探测部套设有耦合胶套，耦合胶套的外端面与液体容器的外壁底部紧密贴合，超声波探头与线路板电性连接。

其中，超声波探头，用于在线路板输出的驱动信号下，发射超声波信号至被测液体；还用于接收超声波信号对应的回波信号。

其中，线路板，用于根据回波信号的飞行时间，确定被测液体的初始液位位置信息。

其中，超声波探头的探测部，用于发射超声波信号至被测液体，还用于接收超声波信号对应的回波信号。

具体实现中，超声波液位检测模组中的超声波探头通过线路板的驱动信号发送超声波信号，超声波信号穿过耦合胶套，再穿过被测容器的底部，最终穿至被测液体，并且，超声波探头接收超声波信号的回波信号，线路板根据超声波探头发射超声波信号到超声波探头接收回波信号的飞行时间，再根据声波信号的传播速度，在未考虑温度对声波信号传播速度的影响的前提下，确定被测液体的初始液位信息。

本实施例的技术方案，超声波液位检测模组包括线路板和超声波探头，超声波探头的探测部套设有耦合胶套，耦合胶套的外端面与液体容器的外壁底部紧密贴合，超声波探头与线路板电性连接，如此，可以实现将超声波探头发射的超声波信号经过耦合胶套后再穿透液体容器外壳，耦合胶套可以使得超声波信号以较小的能量损失传播至被测液体中，使得超声波信号的传输更加稳定和可靠，并且能够隔绝被测液体腐蚀，不影响被测液体的水质。

在另一个实施例中，超声波探头的远离探测部的一侧端面焊接于线路板上。

具体实现中，超声波探头有探测部的一端与耦合胶套套牢，超声波探头的远离探测部的一端端面通过引线焊接于线路板上。

本实施例的技术方案，超声波探头的远离探测部的一侧端面焊接于线路板上，使得超声波探头中的探芯能够通过线路板发送的驱动信号发射超声波信号至被测液体中。

在另一个实施例中，超声波液位检测模组还包括主体外壳；耦合胶套、超声波探头和线路板均位于主体外壳中；其中，主体外壳内一端设有通孔，耦合胶套可与主体外壳内一端接触相抵，且耦合胶套设有与卡入通孔的凸起部。

具体实现中，超声波探头有探测部的一端与耦合胶套套牢，超声波探头远离探测部的一端端面通过引线焊接于线路板上，其中，耦合胶套、超声波探头和线路板形成的组合件均位于超声波液位检测模组的主体外壳中，主体外壳有两端通孔，耦合胶套与主体外壳内的一端接触相抵，并且。耦合胶套有一突起部，该突起部可卡入主体外壳中的一端通孔，使得耦合胶套、超声波探头和线路板形成的组合件可与主体外壳套牢，不会松动。

为了便于本领域技术人员的理解，图4示例性地提供了一种主体外壳402和耦合胶套404的位置关系示意图。

本实施例的技术方案，超声波液位检测模组还包括主体外壳，耦合胶套、超声波探头和线路板均位于主体外壳中，主体外壳内一端设有通孔，耦合胶套可与主体外壳内一端接触相抵，且耦合胶套设有卡入通孔的凸起部，使得超声波液位检测模组能够保持固定，各个元件不会松动，能够保证超声波检测模组的正常工作。

在另一个实施例中，超声波液位检测模组还包括连接线；连接线的一端焊接于线路板，且与线路板电性连接，连接线的另一端从主体外壳的另一端通孔延伸至主体外壳的外部；线路板通过连接线与处理器电性连接。

为了便于本领域技术人员理解，图5示例性地提供了一种超声波液位检测模组的结构图。其中，超声波液位检测模组包括胶套502、探芯504、主体外壳506、线路板508和连接线510。

具体实现中，超声波液位检测模组的连接线一端焊接于线路板，与线路板连接，超声波液位检测模组的连接线从主体外壳的另一端通孔延伸至主体外壳的外部，线路板通过连接线与处理器电性连接，处理器可以接收超声波液位检测模组的信号数据并进行数据处理。

本实施例的技术方案，通过连接线将超声波液位检测模组和处理器相连，使得处理器能够根据超声波液位检测模组接收到的信号相关数据进行处理，并根据温度传感器传输的温度信息，测算出液位信息。

在另一个实施例中，主体外壳内灌注有电子灌封胶。

其中，电子灌封胶可以是有机硅灌封胶、环氧树脂灌封胶、导热灌封胶、聚氨酯灌封胶和LED灌封胶等。

具体实现中，液位测量系统中的超声波探头需要通过电子灌封胶胶水将超声波探头中的各元件进行粘接。

本实施例的技术方案，主体外壳内灌注有电子灌封胶，将超声波液位检测模组中的各元件进行粘接，有效防止外界环境对各元件的干扰，有利于保证液位测量系统的正常运行。

在另一个实施例中，线路板包括升压电路、回波信号处理电路和控制器。

其中，控制器用于发送驱动信号至升压电路。

其中，升压电路用于对驱动信号进行升压处理，得到升压后的驱动信号，并将升压后的驱动信号发送至超声波探头。

其中，回波信号处理电路用于接收超声波探头返回的回波信号，并对回波信号进行优化处理，得到处理后的回波信号。

其中，控制器用于根据处理后的回波信号，确定被测液体的初始液位位置信息。

具体实现中，线路板通过控制器发送驱动信号至升压电路，升压电路对该驱动信号进行升压处理，得到升压后的驱动信号，并将升压后的驱动信号发送至超声波探头；超声波探头发射超声波信号至被测液体后，超声波信号在被测液体中穿行，并在被测液体与空气的交界面发生反射，形成回波信号，超声波探头接收该超声波信号对应的回波信号，回波信号处理电路将该回波信号进行优化处理，得到处理后的回波信号。

本实施例的技术方案，线路板包括升压电路、回波信号处理电路和控制器，升压电路能够使得超声波探头发出更强的超声波信号，增强了超声波信号的穿透能力，保持了超声波信号的稳定性和灵敏度，能够适用于底部厚度不一的液体容器，回波信号处理电路能够将超声波探头接收到的超声波信号的回波信号进行优化处理，减少了其他信号的干扰，有利于对超声波信号信息进行更加精确的处理，使得液位测量结果更为准确。

在另一个实施例中，回波信号处理电路包括滤波电路和放大电路。

其中，滤波电路用于对超声波探头返回的回波信号进行滤波处理，得到滤波后的回波信号。

其中，放大电路用于对滤波后的回波信号进行信号放大处理，得到处理后的回波信号。

具体实现中，超声波探头返回的回波信号经过滤波电路的处理，形成滤波后的回波信号，滤波后的回波信号再经过放大电路的处理，形成处理后的回波信号。

本实施例的技术方案，回波信号处理电路包括滤波电路和放大电路，可以实现对回波信号进行滤波处理，减少其他信号的干扰，可以将滤波处理后的回波信号进行放大处理，将微弱的回波信号进行放大处理，使得控制器能够对回波信号进行处理，从而实现液位测量。

在另一个实施例中，线路板还包括供电电路；供电电路与控制器供电连接。

具体实现中，线路板中还有供电电路，该供电电路与控制器供电连接，控制器可以通过供电电路为线路板提供电能，以使超声波探头能够正常工作。

本实施例的技术方案，线路板还包括供电电路，供电电路与控制器供电连接，可以为线路板提供电能，使得超声波探头能够正常工作，发射超声波信号至被测液体中，从而实现液位测量。

在另一个实施例中，控制器为微控制单元。

其中，控制器可以是一种芯片级的计算机，例如，控制器可以是单片微型计算机或者单片机。

具体实现中，控制器能够为液位测量系统中的线路板提供控制功能。

为了便于本领域技术人员的理解，图6示例性地提供了一种线路板对电信号的处理流程图。其中，供电电路提供电能，通过MCU单片机将驱动信号进行升压，并通过双通道PWM波(一种对模拟信号电平进行数字编码的方法)驱动2MHz高频探头向被测液体发射超声波信号，2MHz高频探头再将接收到的回波信号通过滤波电路进行滤波，通过放大电路进行放大，最后再通过MCU单片机进行数据处理。

本实施例的技术方案，控制器为微控制单元，能够对液位测量系统的超声波液位检测模组进行控制，具有较高的运行效率，使得液位测量更为准确。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液位测量系统，其特征在于，包括：温度传感器、超声波液位检测模组和处理器；所述温度传感器设置于液体容器的内部，所述超声波液位检测模组的探测部套设有耦合胶套，所述耦合胶套的外端面与所述液体容器的外壁底部紧密贴合，所述温度传感器和所述超声波液位检测模组分别与所述处理器电性连接；

所述温度传感器，用于采集所述液体容器中的被测液体的温度信息；

所述超声波液位检测模组，用于发射超声波信号至所述被测液体，并接收所述超声波信号对应的回波信号，并根据所述回波信号，确定所述被测液体的初始液位位置信息；

所述处理器，用于根据所述温度信息和所述初始液位位置信息，确定所述被测液体的校正液位位置信息。

2.根据权利要求1所述的液位测量系统，其特征在于，所述超声波液位检测模组包括线路板和超声波探头，所述超声波探头的探测部套设有耦合胶套，所述耦合胶套的外端面与所述液体容器的外壁底部紧密贴合，所述超声波探头与所述线路板电性连接；

所述超声波探头，用于在所述线路板输出的驱动信号下，发射超声波信号至所述被测液体；还用于接收所述超声波信号对应的回波信号；

所述线路板，用于根据所述回波信号的飞行时间，确定所述被测液体的初始液位位置信息。

3.根据权利要求2所述的液位测量系统，其特征在于，所述超声波探头的远离所述探测部的一侧端面焊接于所述线路板上。

4.根据权利要求2所述的液位测量系统，其特征在于，所述超声波液位检测模组还包括主体外壳；所述耦合胶套、所述超声波探头和所述线路板均位于所述主体外壳中；

其中，所述主体外壳内一端设有通孔，所述耦合胶套可与所述主体外壳内一端接触相抵，且所述耦合胶套设有与卡入所述通孔的凸起部。

5.根据权利要求4所述的液位测量系统，其特征在于，所述超声波液位检测模组还包括连接线；

所述连接线的一端焊接于所述线路板，且与所述线路板电性连接，所述连接线的另一端从所述主体外壳的另一端通孔延伸至所述主体外壳的外部；

所述线路板通过所述连接线与所述处理器电性连接。

6.根据权利要求5所述的液位测量系统，其特征在于，所述主体外壳内灌注有电子灌封胶。

7.根据权利要求2所述的液位测量系统，其特征在于，所述线路板包括升压电路、回波信号处理电路和控制器；

所述控制器，用于发送驱动信号至所述升压电路；

所述升压电路，用于对所述驱动信号进行升压处理，得到升压后的驱动信号，并将所述升压后的驱动信号发送至所述超声波探头；

所述回波信号处理电路，用于接收所述超声波探头返回的回波信号，并对所述回波信号进行优化处理，得到处理后的回波信号；

所述控制器，用于根据所述处理后的回波信号，确定所述被测液体的初始液位位置信息。

8.根据权利要求7所述的液位测量系统，其特征在于，所述回波信号处理电路包括滤波电路和放大电路；

所述滤波电路，用于对所述超声波探头返回的回波信号进行滤波处理，得到滤波后的回波信号；

所述放大电路，用于对所述滤波后的回波信号进行信号放大处理，得到所述处理后的回波信号。

9.根据权利要求7所述的液位测量系统，其特征在于，所述线路板还包括供电电路；所述供电电路与所述控制器供电连接。

10.根据权利要求7所述的液位测量系统，其特征在于，所述控制器为微控制单元。

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