專(zhuān)利名稱(chēng)：一種非接觸便攜式超聲波液位測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)容器中某一高度有無(wú)液體進(jìn)行測(cè)量的一種裝置，具體涉及是 一種非接觸便攜式超聲波液位測(cè)量裝置。
技術(shù)背景在醫(yī)藥、石油、化工、電力、食品等行業(yè)的液位工程控制中，必須對(duì)儲(chǔ)罐 內(nèi)的液位進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的液位到達(dá)上限位或下限位時(shí)，液位報(bào)警設(shè)備需 對(duì)此給出警示。當(dāng)前己有的超聲波液位報(bào)警設(shè)備大體分為外貼式和插入式兩 種，外貼式需用兩個(gè)超聲探頭，超聲發(fā)射探頭連接變送器的輸出端子，超聲接 收探頭連接變送器的輸入端子，并且安裝時(shí)兩個(gè)探頭還要在同一水平線上，且 相鄰距離要小；插入式安裝時(shí)需要停產(chǎn)進(jìn)行開(kāi)孔焊接，這在有防爆要求或用于 有毒性、有腐蝕性液體液位越限報(bào)警時(shí)不太適宜。而且這兩類(lèi)設(shè)備大都存在采 用超聲探頭和變送器分離結(jié)構(gòu)及無(wú)顯示的缺陷，增加了系統(tǒng)體積及拖拽損壞的 可能性。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述應(yīng)用缺陷，設(shè)計(jì)出了安全、方便、靈活、可靠 的非接觸便攜式超聲波液位測(cè)量裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣解決的包括一個(gè)超聲波收 發(fā)探頭置于儲(chǔ)液罐的外壁，其特殊之處在于裝置包括一個(gè)手持表殼，其手持表殼內(nèi)部置放數(shù)據(jù)處理模塊；超聲波收發(fā)探頭通過(guò)引線連接到手持表殼，最終連 接至內(nèi)部數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊由信號(hào)處理器，發(fā)射信號(hào)功放驅(qū)動(dòng)器， 接收信號(hào)限幅保護(hù)器，接收信號(hào)放大器，接收信號(hào)檢波器五部分組成，^f述數(shù)據(jù)處理模塊的處理邏輯如下超聲波收發(fā)探頭一端連接至手持表殼內(nèi)部數(shù)據(jù)處 理模塊的發(fā)射信號(hào)功放驅(qū)動(dòng)器，另一端連接至數(shù)據(jù)處理模塊的接收信號(hào)限幅保 護(hù)器，接收信號(hào)限幅保護(hù)器與接收信號(hào)放大器連接，接收信號(hào)放大器與接收信 號(hào)檢波器連接，接收信號(hào)檢波器與信號(hào)處理器連接，發(fā)射信號(hào)功放驅(qū)動(dòng)器與信 號(hào)處理器連接，信號(hào)處理器的控制信號(hào)輸入端口與手持表殼的控制鍵連接，信 號(hào)處理器的指示信號(hào)輸出端口與手持表殼的LCD顯示屏及指示燈、頻率及功 率控制器連接，供電電路分別給數(shù)據(jù)處理模塊、頻率及功率控制器、顯示屏及 指示燈供電。所述裝置超聲探頭的頻率范圍為100K-lMHz。發(fā)射信號(hào)功放驅(qū)動(dòng)器輸送 給超聲探頭的電信號(hào)的電壓幅度為100-1000V的短時(shí)脈沖，持續(xù)時(shí)間為20 -100 微秒。所述非接觸便攜式超聲波液位測(cè)量裝置采用收發(fā)合置的單個(gè)超聲波探頭。 本發(fā)明非接觸便攜式超聲波液位測(cè)量裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，只需將手持探 頭放于儲(chǔ)罐的不同位置進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量完成后便可以拿下，不需要任何安裝， 尤其對(duì)于測(cè)量不便于打開(kāi)的容器或密閉容器，有毒、有腐蝕性或侵害性的液體 以及各種高純液體裝置，不與測(cè)量液體接觸，即開(kāi)即用，對(duì)測(cè)量罐體和其中液 體不產(chǎn)生任何影響。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用范圍廣、可靠性強(qiáng)、安全性好、 測(cè)量精度高，操作簡(jiǎn)單，使用方便等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于密封容器內(nèi)各種有毒 物質(zhì)、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的精確測(cè)量，并且對(duì)被測(cè)液體介質(zhì)、容器材料及容器壓力都 沒(méi)有特殊要求。


圖1為本發(fā)明便攜式液位指示器的使用示意圖；圖2為本發(fā)明便攜式液位指示器的電原理圖；圖3為本發(fā)明便攜式液位指示器的信號(hào)處理器電路原理圖；圖4為本發(fā)明便攜式液位指示器的發(fā)射信號(hào)功放驅(qū)動(dòng)器原理圖；圖5為本發(fā)明便攜式液位指示器的接收信號(hào)限幅保護(hù)器、放大器、檢波器 部分電路原理圖；圖6為本發(fā)明便攜式液位指示器的指示燈電路原理圖部分；圖7為本發(fā)明便攜式液位指示器的龜源供電部分電路。
具體實(shí)施方式
附圖為本發(fā)明的實(shí)施例。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明圖1所示為便攜式液位指示器典型應(yīng)用示意圖，超聲波收發(fā)探頭3置于儲(chǔ)液罐11的外壁，手持表殼12的數(shù)據(jù)處理模塊10中的信號(hào)處理器1給出一個(gè) 激勵(lì)脈沖，經(jīng)過(guò)功放驅(qū)動(dòng)器2電路放大后，加到超聲波收發(fā)射探頭3上發(fā)射超 聲波信號(hào)，超聲信號(hào)在罐壁及罐內(nèi)液體分界面發(fā)生反射，同時(shí)沿著整個(gè)罐體ll 及在介質(zhì)中傳播，然后超聲接收發(fā)探頭3接收該信號(hào)，經(jīng)限幅保護(hù)器4、信號(hào) 放大器5、包絡(luò)信號(hào)檢波器6處理后，根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱判斷出放置的高度上有 沒(méi)有液體，進(jìn)而由指示燈7-1指示結(jié)果并由液晶顯示屏7-2輸出測(cè)量數(shù)據(jù)。圖2所示為便攜式液位指示器的電原理框圖，數(shù)據(jù)處理模塊10由信號(hào)處理 器l、發(fā)射信號(hào)功放驅(qū)動(dòng)器2、接收信號(hào)限幅保護(hù)器4、接收信號(hào)放大器5、接 收信號(hào)檢波器6組成。所述信號(hào)處理器1的信號(hào)輸出端口通過(guò)發(fā)射信號(hào)功放驅(qū) 動(dòng)器2與超聲收發(fā)探頭3相連，信號(hào)處理器1的信號(hào)接收端口依次通過(guò)接收信 號(hào)檢波器6、接收信號(hào)放大器5、接收信號(hào)限幅保護(hù)器4與超聲收發(fā)探頭3相 連，數(shù)據(jù)處理模塊10中信號(hào)處理器1的控制信號(hào)輸入端口與控制鍵連接，用 以控制發(fā)射頻率和發(fā)射功率8;信號(hào)處理器1的指示信號(hào)輸出端口與LCD顯示 屏7-2、指示燈7-l連接，用以顯示數(shù)值和指示某一高度液位的有無(wú)，供電電 路9對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊10， LCD顯示屏7-2禾辨旨示燈7-1以及頻率、功率控制鍵 8提供不同幅值的電壓。圖3所示為便攜式液位指示器的信號(hào)處理器電路原理圖。信號(hào)處理器中的Ul的第5腳并聯(lián)有電容C39、 C40，電容C39、 C40另一端與AGND相連； Ul的第40腳并聯(lián)有電容C2、 C3，電容C2、 C3另一端與GND相連；Ul的 第62腳并聯(lián)有電容C1、 C43，電容C1、 C43另一端與GND相連。Ul的第5、 8-15腳接AGND; Ul的第30、 41、 61腳與GND相連。第16、 17腳與供電 電路相連。Ul的第34 36腳與LCD液晶屏7-2相連；Ul的第42、 47~50腳 與指示燈7-l相連。Ul的第55 56、 59 60腳與頻率、功率控制鍵8相連。Ul 的第32腳與功率選擇芯片相連。Ul的第7腳與接收信號(hào)檢波器6相連。Ul 為C8051F005，用于對(duì)發(fā)射信號(hào)以及對(duì)接收信號(hào)的采樣、處理。信號(hào)處理器l 通過(guò)輸出端口 P1.0、P1.1與發(fā)射信號(hào)功放驅(qū)動(dòng)器2中的高速功率驅(qū)動(dòng)器件輸入 端相連。圖4所示為便攜式液位指示器的發(fā)射信號(hào)功放驅(qū)動(dòng)器電路原理圖。高速功 率驅(qū)動(dòng)器件U5輸入端與信號(hào)處理器1中Ul的輸出端口 Pl.O、 Pl.l相連，U5 的第1腳連接在場(chǎng)效應(yīng)管Q,的1腳上，第7腳連接在場(chǎng)效應(yīng)管Q2的1腳上； 場(chǎng)效應(yīng)管的2腳與二極管D3負(fù)端和變壓器一次側(cè)的第14腳連接，二極管 D3正端連二極管D4正端，二極管D4另一端與場(chǎng)效應(yīng)管Q,的3腳相連并接 GND;場(chǎng)效應(yīng)管Q2的2腳與二極管D5的負(fù)端和變壓器一次側(cè)的第11腳連接， 二極管D5正端連二極管D6正端，二極管D6另一端與場(chǎng)效應(yīng)管Q2的3腳相 連并接GND，變壓器一次側(cè)的第12、 13腳連接在一起，接電源電路9中的 VOUT，變壓器二次側(cè)的第10腳連接到探頭3，產(chǎn)生超聲波信號(hào)。圖5所示為便攜式液位指示器的接收信號(hào)限幅保護(hù)器1、放大器2、檢波 器3部分電路原理圖。接收信號(hào)限幅保護(hù)器由兩個(gè)二極管反向并聯(lián)組成，用于 對(duì)接收信號(hào)限幅保護(hù)，其輸入端與探頭通過(guò)R17相連，另一端連接放大電路。 接收信號(hào)放大器主要由場(chǎng)效應(yīng)管Q3和集成運(yùn)放U7、 U8及外圍電路組成，對(duì) 信號(hào)進(jìn)行放大。接收信號(hào)放大器的輸出端'U8的第6腳與接收信號(hào)檢波器電路 輸入端相連。檢波電路由DIO、 R33和C24組成。D10正端與放大器的輸出相連，另一端與R33和C24連接后，經(jīng)過(guò)限流電阻R48和由Dll、 D12組成的 限幅電路后與信號(hào)處理器的7腳相連；R33和C24并聯(lián)相連，另一端與AGND 連接。圖6所示為指示燈電路原理圖部分。指示燈電路與信號(hào)處理器的對(duì)應(yīng)管腳 相連，同時(shí)與電源電路相連。圖7所示為電源供電部分電路。該部分電路將4節(jié)AA電池提供的6V直 流電壓轉(zhuǎn)換成不同的電壓供給數(shù)據(jù)處理模塊、指示燈、顯示屏等其他電路。
權(quán)利要求
1. 一種非接觸便攜式超聲波液位測(cè)量裝置，包括一個(gè)超聲波收發(fā)探頭(3)置于儲(chǔ)液罐(11)的外壁，其特征在于裝置包括一個(gè)手持表殼(12)，其手持表殼(12)內(nèi)部置放數(shù)據(jù)處理模塊(10)；超聲波收發(fā)探頭(3)通過(guò)引線連接到手持表殼(12)，最終連接至內(nèi)部數(shù)據(jù)處理模塊(10)；數(shù)據(jù)處理模塊(10)由信號(hào)處理器(1)，發(fā)射信號(hào)功放驅(qū)動(dòng)器(2)，接收信號(hào)限幅保護(hù)器(4)，接收信號(hào)放大器(5)，接收信號(hào)檢波器(6)五部分組成，所述數(shù)據(jù)處理模塊(10)的處理邏輯如下超聲波收發(fā)探頭(3)一端連接至手持表殼內(nèi)部數(shù)據(jù)處理模塊(10)的發(fā)射信號(hào)功放驅(qū)動(dòng)器(2)，另一端連接至數(shù)據(jù)處理模塊(10)的接收信號(hào)限幅保護(hù)器(4)，接收信號(hào)限幅保護(hù)器(4)與接收信號(hào)放大器(5)連接，接收信號(hào)放大器(5)與接收信號(hào)檢波器(6)連接，接收信號(hào)檢波器(6)與信號(hào)處理器(1)連接，發(fā)射信號(hào)功放驅(qū)動(dòng)器(2)與信號(hào)處理器(1)連接，信號(hào)處理器(1)的控制信號(hào)輸入端口與手持表殼(12)的控制鍵連接，信號(hào)處理器(1)的指示信號(hào)輸出端口與手持表殼(12)的LCD顯示屏(7-1)及指示燈(7-2)、頻率及功率控制器(8)連接，供電電路(9)分別給數(shù)據(jù)處理模塊(10)、頻率及功率控制器(8)、顯示屏(7-1)及指示燈(7-2)供電。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種非接觸便攜式超聲波液位測(cè)量裝置，其特征 在于所述裝置超聲探頭(3)的頻率范圍為100K-lMHz，發(fā)射信號(hào)功放驅(qū)動(dòng)器(2)輸送給超聲探頭(3)的電信號(hào)的電壓幅度為100-1000V的短時(shí)脈沖，持 續(xù)時(shí)間為20-100微秒。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種非接觸便攜式超聲波液位測(cè)量裝置，其 特征在于采用收發(fā)合置的單個(gè)超聲波探頭(3)。
全文摘要
本發(fā)明為非接觸便攜式超聲波液位測(cè)量裝置。包括數(shù)據(jù)處理模塊和與之相連的超聲波收發(fā)探頭、顯示屏、指示燈、頻率控制鍵、功率控制鍵。其中，超聲波收發(fā)探頭為可發(fā)送可接收的超聲波換能器。數(shù)據(jù)處理模塊的信號(hào)處理器輸出端口通過(guò)功放驅(qū)動(dòng)器連接到超聲波收發(fā)探頭的一端；超聲波收發(fā)探頭另一端與數(shù)據(jù)處理模塊中限幅保護(hù)器相連后，又與接收放大器、接收檢波器連接。信號(hào)處理器控制信號(hào)輸入端口與控制鍵連接；信號(hào)處理器的指示信號(hào)輸出端口與LCD顯示屏、指示燈連接，通過(guò)LCD顯示屏數(shù)值和指示燈顏色的不同進(jìn)行液位指示。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)須安裝，操作簡(jiǎn)單?？蓮V泛用于船舶，化工，醫(yī)療，食品等行業(yè)。
文檔編號(hào)G01S15/08GK101271012SQ200810017448
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者健 宗, 斌 李 申請(qǐng)人:西安華舜測(cè)量設(shè)備有限責(zé)任公司