CN2198598Y - 智能型外测式超声波液位计 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能型外测式超声波液位 计，特别是用于测量密封容器液位的非接触式超声波 液位测量装置，可测量高温、高压等密封容器内液位 高度，利用“三传感器”法测量超声脉冲在介质中的往 返时间，从而直接获取液位高度而与介质物性，环境 条件等因素无关，新型超大规模集成芯片的应用，增 强了仪器的存贮功能，可存贮2¹⁹个测量值，保持10 年之久绝不丢失，同时提供高精度不掉电实时时钟/ 日历，作为定时时标，该仪器具有很强的适应能力，应 用面很广。

Description

本实用新型涉及一种智能型外测式超声波液位计，特别是用于测量密闭容器液位的非接触式超声波液位测量装置，属于智能型物位仪表领域。

现有超声波液位计，只能对开口容器的液位进行测量，智能化程度较低。由于该超声波液位计是通过超声换能器发射的超声脉冲在空气中传播。并在被测介质的表面被反射，返回接收换能器的住返时间来确定液位高度的，因此使得测试结果与环境条件和液体物性等有关，无法对密闭容器及恶劣强干扰环境下的液位进行精确测量。

本实用新型的目的在于提供一种智能型外测式超声波液位计，这种液位计能够测量密封容器液位，并且测量结果不受环境因素影响，与液位介质的物性无关，又能作为精确时标使用。

本实用新型的特征是由收、发换能器（即液位传感头），频率程控电路，脉宽程控电路，增益程控电路，电压程控电路和容器等组成的超声波液位计的密封容器的底部，安放有三个液位计传感头，由其中之一液位计传感头作为发射换能器发射超声脉冲，该脉冲在被测介质表面被反射，其它两个液位计传感头作为接收换能器，接收被反射回来的脉冲信号，即可分别测量出该脉冲信号在发射换能器和两个接收换能器之间的往返时间，换能器之间的距离在现场安装后由键盘输入液位计，则由以上三者即可解算出密封容器内液位深度，在锁存和译码电路中安置着一个非易失RAM存贮体及时钟／日历，而在非易失RAM存贮体中主要使用了超大规模集成芯片及DS1216芯片，该芯片的应用使一般RAM存贮器变成非易失存贮器，测试结果能够被存贮，记录下来，并不受电源掉电的影响，最大可存放2¹⁹个测量值，测量结果可保持10年之久，绝不丢失，同时具有时钟、日历功能，随时可查寻过去某一时刻值，走时准确（±1分／月）可作为精确时标使用。

本实用新型与现有技术相比，能够测量密封容器的液位，并且测试结果与环境条件，液体物性等无关；由于该仪器可自寻最佳工作点，因此适应性很强，应用面较大，仪器对被测容器的材料，几何尺寸，组成等具有自适应能力；超大规模新型集成器件的应用使仪器的存贮能力大大增强，存贮容量增大，存贮结果绝不丢失，不掉电时钟／日历可作为一标准时标，指示过去任何时刻的仪器测试结果和工作状态。

本实用新型将在下面的实施例附图中更清楚地加以说明。

图1为本实用新型的结构原理图。

图中1－－非易失RAM存贮体及时钟／日历

2－－频率程控电路

3－－脉宽程控电路

4－－增益程控电路

5－－电压程控电路

6－－密封容器

7－－液位计传感头（换能器）

中央处理器（8031CPU）为该液位计的控制管理中心。所有输入、输出信息均由8031统一管理，8031经P_1，2脚输出触发脉冲，使控制门（74LS08）打开（ON），同时触发频率程控电路（2）和脉宽程控电路（3）开始工作，8031经过译码电路（GAL2OV8×2）控制频率程控电路（2）的振荡频率；同时8031经该译码电路控制脉宽程控电路（3）的发射脉冲宽度，具有所需振荡频率调制的具有一定脉宽的脉冲信号经放大驱动电路（3DG12）、发射驱动电路（IRFS40）和阻抗匹配后，将该脉冲信号加到发射换能器（7）上，脉冲信号的电压幅度由8031经译码电路控制发射电压程控电路（5），选择所需的发射电压。发射脉冲信号经液面反射后，回波信号由接收换能器（7）换取。回波信号经前入（LM318）、LC滤波后作为增益程控电路（4）的输入信号。8031经译码电路控制增益程控电路（4）的放大倍率，回波信号经程控放大后通过脉冲前沿检测电路（LM360）获取回波信号前沿，回波信号前沿作为控制门（74LS08）的关闭信号（OFF）。

24MHZ的振荡器输出一个非常稳定的连继振荡信号，该信号作为分频器（74LS393）的输入信号，经分频后得到24MHZ／Zⁿ（n＝0，1，…7）的振荡信号，由8031经译码电路控制8选1电路（74LS151）选择其中某一振荡频率的信号作为控制门（74LS08）的输入信号，控制门输出具有一定脉宽（脉宽由开门信号（ON）和关门信号（OFF）决定）的由24MHZ／Zⁿ频率调制的脉冲信号，该脉冲调制信号经16位计数器（74LS393×2）进行计数，由8031经译码电路将计数器的计数值经缓冲器（74LS244×2）读入CPU，即可测定发射脉冲信号在被测液体介质中的往返时间。由此即可推算出密封容器（6）中液位深度，获取测量结果。根据多次测量结果可判断仪器工作点是否最佳。若不最佳，则调整发射频率，发射脉宽，发射电压及放大增益等，直至仪器工作点最佳。若在测量过程中，出现异常（仪器自检出错、回波信号中断等），则通过警告系统提示出现何种异常情况。测量结果依次存贮于非易失RAM存贮体（1）中，最多可存放2¹⁹个测量值，同时可提供精确时钟／日历，数据保持10年之久，与此同时，当前测量值还可送液晶显示屏实时显示或经全双口串行通讯口将测量结果输出到主控机或上档机中，实现全局集中管理和控制。

Claims (2)

1、一种智能型外测式超声波液位计，主要由收、发换能器，频率程控电路(2)，脉宽程控电路(3)，增程控电路(4)；电压程控电路(5)和开口容器等组成，其特征在于在密封容器(6)的外测安放有三个液位计传感头(7)，在锁存和译码电路中增加了非易失RAM存贮体及时钟/日历(1)。

2、如权利要求1所述的智能型外测式超声波液位计，其特征在于在非易失RAM存贮体及时钟／日历（1）中安置一个DS1216芯片。