超聲波液位計及超聲波液位檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超聲波液位計及超聲波液位檢測方法，其中，該超聲波液位計包括：控制器，用于發(fā)送第一脈沖信號及第二脈沖信號，并接收第一脈沖回波信號及第二脈沖回波信號，且確定容器中的實際聲波傳輸速度，以及根據(jù)接收第二脈沖回波信號與發(fā)送第二脈沖信號之間的第二時間差及實際聲波傳輸速度確定容器中的液位值；第一超聲波感測裝置，用于接收到控制器發(fā)送的第一脈沖信號后，發(fā)出第一超聲波信號，并生成第一脈沖回波信號，以及將第一脈沖回波信號發(fā)送至控制器；第二超聲波感測裝置，用于發(fā)出第二超聲波信號，并生成第二脈沖回波信號，以及將第二脈沖回波信號發(fā)送至控制器。本發(fā)明提供的超聲波液位計能夠提高測量精度。
【專利說明】超聲波液位計及超聲波液位檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波測量領(lǐng)域，特別涉及一種超聲波液位計及超聲波液位檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]將超聲波液位計外貼在油箱的底部，不會對油箱表面結(jié)構(gòu)造成任何破壞，具有維護(hù)方便，安裝簡單，能夠連續(xù)測量等特點，在智能能源管理領(lǐng)域具有很好的市場發(fā)展前景。其測量原理如下:L1 = ct/2。其中，液位為LI，超聲脈沖在探頭與液面之間的介質(zhì)中來回一次的時間為t，介質(zhì)中的聲速為C。
[0003]現(xiàn)有一種高精度的外貼式超聲液位計，超聲波探頭外貼于容器底部實現(xiàn)液位的測量，利用實時的溫度測量方式實現(xiàn)聲速的實時補償。其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于液體介質(zhì)中的聲速會隨介質(zhì)的組成成分、溫度等的變化而變化，需要對傳聲介質(zhì)的聲速進(jìn)行校正，提高超聲波液位計的測量精度。上述專利申請利用實時的溫度測量方式實現(xiàn)聲速的實時補償。補償方式存在如下缺點:
[0004]1、如果液體介質(zhì)的組成成分發(fā)生變化，測量結(jié)果將會產(chǎn)生誤差，例如水中的聲速為1500m/s，煤油的聲速為1350m/s。
[0005]2、由于其溫度傳感元件在探頭內(nèi)部，其生產(chǎn)工藝無法保證溫度測量的一致性，并且溫度傳感元件本身就沒有一致性，導(dǎo)致溫度補償產(chǎn)生誤差且沒有一致性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提出一種超聲波液位計及超聲波液位檢測方法，提高測量準(zhǔn)確度。
[0007]一方面，本發(fā)明提供了一種超聲波液位計，用于感測容器的液位，包括:控制器，用于發(fā)送第一脈沖信號及第二脈沖信號，并接收第一脈沖回波信號及第二脈沖回波信號，且根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號與發(fā)送所述第一脈沖信號之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度，以及根據(jù)接收所述第二脈沖回波信號與發(fā)送所述第二脈沖信號之間的第二時間差及所述實際聲波傳輸速度確定所述容器中的液位值；第一超聲波感測裝置，用于接收到所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號后，發(fā)出第一超聲波信號，并在接收到與所述第一超聲波信號對應(yīng)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；所述第一時間差為所述第一超聲波信號及所述第一超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間；第二超聲波感測裝置，用于接收到所述控制器發(fā)送所述第二脈沖信號后，發(fā)出第二超聲波信號，并在接收到與所述第二超聲波信號對應(yīng)的第二超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；所述第二時間差為所述第二超聲波信號及所述第二超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一超聲波感測裝置包括:第一超聲波探頭，用于發(fā)出所述第一超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)所述第一超聲回波信號；所述第一超聲波探頭用于安裝在所述容器的側(cè)壁外表面；第一超聲波發(fā)射電路，用于接收所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號，并根據(jù)所述第一脈沖信號驅(qū)動所述第一超聲波探頭以發(fā)出所述第一超聲波信號；第一超聲波接收電路，用于接收所述第一超聲波探頭轉(zhuǎn)發(fā)的所述第一超聲回波信號，并根據(jù)所述第一超聲回波信號生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器。
[0009]進(jìn)一步地，所述第二超聲波感測裝置包括:第二超聲波探頭，用于發(fā)出所述第二超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)所述第二超聲回波信號；所述第二超聲波探頭用于安裝在所述容器的底壁外表面；第二超聲波發(fā)射電路，用于接收所述控制器發(fā)送的所述第二脈沖信號，并根據(jù)所述第二脈沖信號驅(qū)動所述第二超聲波探頭以發(fā)出所述第二超聲波信號；第二超聲波接收電路，用于接收所述第二超聲波探頭轉(zhuǎn)發(fā)的所述第二超聲回波信號，并根據(jù)所述第二超聲回波信號生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送所述控制器。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一超聲波探頭、所述第一超聲波發(fā)射電路及第一超聲波接收電路分離設(shè)置或集成設(shè)置；所述第二超聲波探頭、所述第二超聲波發(fā)射電路及第二超聲波接收電路分離設(shè)置或集成設(shè)置。
[0011]進(jìn)一步地，所述的超聲波液位計還包括:反射板，用于安裝在所述容器的底壁內(nèi)表面上，所述反射板與所述第一超聲波感測裝置配合作用。
[0012]另一方面，本發(fā)明提供了一種外貼式超聲波液位計，用于感測容器的液位，包括:控制器，用于發(fā)送第一脈沖信號及第二脈沖信號，并接收第一脈沖回波信號及第二脈沖回波信號，且根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號與發(fā)送所述第一脈沖信號之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度，以及根據(jù)接收所述第二脈沖回波信號與發(fā)送所述第二脈沖信號之間的第二時間差及所述實際聲波傳輸速度確定所述容器中的液位值；第一超聲波探頭，用于發(fā)出第一超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)與所述第一超聲波信號對應(yīng)的第一超聲回波信號；所述第一時間差為所述第一超聲波信號及所述第一超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間；第二超聲波探頭，用于發(fā)出第二超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)與所述第二超聲波信號對應(yīng)的第二超聲回波信號；所述第二超聲波探頭用于安裝在所述容器的底壁外表面；超聲波發(fā)射電路，用于接收所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號及第二脈沖信號，并根據(jù)所述第一脈沖信號驅(qū)動所述第一超聲波探頭以發(fā)出第一超聲波信號；以及根據(jù)所述第二脈沖信號驅(qū)動所述第二超聲波探頭以發(fā)出第二超聲波信號；超聲波接收電路，用于在接收到所述第一超聲波探頭轉(zhuǎn)發(fā)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；還用于在接收到所述第二超聲波探頭轉(zhuǎn)發(fā)的第二超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器。
[0013]進(jìn)一步地，所述的超聲波液位計還包括:反射板，用于安裝在所述容器的底壁內(nèi)表面上，所述反射板與所述第一超聲波探頭配合作用；所述第一超聲波探頭用于安裝在所述容器的側(cè)壁外表面。
[0014]再一方面，本發(fā)明提供了一種超聲波液位檢測方法，用于感測容器的液位，包括:控制器發(fā)送第一脈沖信號，并記錄發(fā)送所述第一脈沖信號的時間；第一超聲波感測裝置在接收到所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號后，發(fā)出第一超聲波信號，并在接收到與所述第一超聲波信號對應(yīng)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；所述控制器根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號與發(fā)送所述第一脈沖信號之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度；所述第一時間差為所述第一超聲波信號及所述第一超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間；所述控制器發(fā)送第二脈沖信號，并記錄發(fā)送所述第二脈沖信號的時間；安裝在所述容器的底壁外表面第二超聲波感測裝置在接收到所述控制器發(fā)送所述第二脈沖信號后，發(fā)出第二超聲波信號，并在接收到與所述第二超聲波信號對應(yīng)的第二超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；所述第二時間差為所述第二超聲波信號及所述第二超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間；所述控制器根據(jù)接收所述第二脈沖回波信號與發(fā)送所述第二脈沖信號之間的第二時間差及所述實際聲波傳輸速度確定所述容器中的液位值。
[0015]進(jìn)一步地，所述“根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號時與發(fā)送所述第一脈沖信號時之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度”的步驟包括:確定所述第一超聲波感測裝置所在高度對應(yīng)的所述容器的寬度；并計算所述容器的寬度與所述第一時間差的比值，將所述比值作為所述實際聲波傳輸速度；或者，確定所述第一超聲波感測裝置所在位置與安裝在所述容器的底壁內(nèi)表面上的反射板之間的距離；并計算所述容器的距離與所述第一時間差的比值，將所述比值作為所述實際聲波傳輸速度。
[0016]再一方面，本發(fā)明提供了一種超聲波液位檢測方法，用于感測容器的液位，包括:控制器發(fā)送第一脈沖信號，并記錄發(fā)送所述第一脈沖信號的時間；超聲波發(fā)射電路接收所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號，并根據(jù)所述第一脈沖信號驅(qū)動第一超聲波探頭；所述第一超聲波探頭發(fā)出第一超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)與所述第一超聲波信號對應(yīng)的第一超聲回波信號；超聲波接收電路在接收到所述第一超聲波探頭轉(zhuǎn)發(fā)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；所述控制器根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號與發(fā)送所述第一脈沖信號之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度；所述第一時間差為所述第一超聲波信號及所述第一超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間；所述控制器發(fā)送第二脈沖信號，并記錄發(fā)送所述第二脈沖信號的時間；所述超聲波發(fā)射電路接收所述控制器發(fā)送的所述第二脈沖信號，并根據(jù)所述第二脈沖信號驅(qū)動安裝在所述容器的底壁外表面的第二超聲波探頭；所述第二超聲波探頭發(fā)出第二超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)與所述第二超聲波信號對應(yīng)的第二超聲回波信號；所述超聲波接收電路在接收到所述第二超聲波探頭轉(zhuǎn)發(fā)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；所述控制器根據(jù)接收所述第二脈沖回波信號與發(fā)送所述第二脈沖信號之間的第二時間差及所述實際聲波傳輸速度確定所述容器中的液位值。
[0017]本發(fā)明的超聲波液位計及超聲波液位檢測方法通過在容器寬度W確定的情況下，結(jié)合所述第一超聲波信號及所述第一超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間(即第一時間差)，可以準(zhǔn)確地測量實際聲速，然后再結(jié)合所述第二超聲波信號及所述第二超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間(即第二時間差)與上述實際聲速測量液位，不需要通過溫度補償聲速，能避免溫度測量誤差導(dǎo)致聲速產(chǎn)生誤差的問題。并且，在液體介質(zhì)的組成成分發(fā)生變化后，本發(fā)明也可以得到準(zhǔn)確的聲速，提高超聲波液位計的測量精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1為現(xiàn)有的超聲波液位計的測量原理示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例提供的超聲波液位計的測量原理示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實施例提供的另一超聲波液位計的測量原理示意圖。

【具體實施方式】
[0022]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0023]該超聲波液位計可以包括:控制器，用于發(fā)送第一脈沖信號及第二脈沖信號，并接收第一脈沖回波信號及第二脈沖回波信號，且根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號與發(fā)送所述第一脈沖信號之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度，以及根據(jù)接收所述第二脈沖回波信號與發(fā)送所述第二脈沖信號之間的第二時間差及所述實際聲波傳輸速度確定所述容器中的液位值；第一超聲波感測裝置，用于接收到所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號后，發(fā)出第一超聲波信號，并在接收到與所述第一超聲波信號對應(yīng)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；所述第一時間差為所述第一超聲波信號及所述第一超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間；第二超聲波感測裝置，用于接收到所述控制器發(fā)送所述第二脈沖信號后，發(fā)出第二超聲波信號，并在接收到與所述第二超聲波信號對應(yīng)的第二超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；所述第二時間差為所述第二超聲波信號及所述第二超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間。
[0024]下面結(jié)合附圖具體說明，圖2為本實施例提供的超聲波液位計的測量原理示意圖；如圖2所示，所述第一超聲波感測裝置包括:第一超聲波探頭21，用于發(fā)出所述第一超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)所述第一超聲回波信號；所述第一超聲波探頭21用于安裝在所述容器的側(cè)壁外表面；第一超聲波發(fā)射電路(圖中未示出)，用于接收所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號，并根據(jù)所述第一脈沖信號驅(qū)動所述第一超聲波探頭21以發(fā)出所述第一超聲波信號；第一超聲波接收電路(圖中未示出)，用于接收所述第一超聲波探頭21轉(zhuǎn)發(fā)的所述第一超聲回波信號，并根據(jù)所述第一超聲回波信號生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器。所述第二超聲波感測裝置包括:第二超聲波探頭22，用于發(fā)出所述第二超聲波信號，并接收及及轉(zhuǎn)發(fā)所述第二超聲回波信號；所述第二超聲波探頭22用于安裝在所述容器的底壁外表面；第二超聲波發(fā)射電路(圖中未示出)，用于接收所述控制器發(fā)送的所述第二脈沖信號，并根據(jù)所述第二脈沖信號驅(qū)動所述第二超聲波探頭22以發(fā)出所述第二超聲波信號；第二超聲波接收電路(圖中未示出)，用于接收所述第二超聲波探頭22轉(zhuǎn)發(fā)的所述第二超聲回波信號，并根據(jù)所述第二超聲回波信號生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送所述控制器。具體操作時，所述第一超聲波探頭21、所述第一超聲波發(fā)射電路及第一超聲波接收電路分離設(shè)置或集成設(shè)置；所述第二超聲波探頭22、所述第二超聲波發(fā)射電路及第二超聲波接收電路分離設(shè)置或集成設(shè)置。
[0025]由于第一超聲波探頭21所處高度對應(yīng)的容器寬度W是可以測量確定的，而控制器接收所述第一脈沖回波信號時與發(fā)送所述第一脈沖信號時之間的第一時間差基本上為超聲波從第一超聲波探頭21到對面?zhèn)缺诓⒎祷刂恋谝怀暡ㄌ筋^21的時間值，故，計算所述第一超聲波感測裝置所在高度對應(yīng)的容器的寬度與所述第一時間差的比值，所述比值作即為所述實際聲波傳輸速度。進(jìn)而可以利用將接收所述第二脈沖回波信號時與發(fā)送所述第二脈沖信號之間的第二時間差乘以所述實際聲波傳輸速度，即可得到所述容器中的液位值L。
[0026]可以理解的是，在所述第一超聲波探頭21與所述第一超聲波發(fā)射電路及第一超聲波接收電路分離設(shè)置時；所述第二超聲波探頭22與所述第二超聲波發(fā)射電路及第二超聲波接收電路分離設(shè)置時，所述第一超聲波探頭21與所述第二超聲波探頭22可以共用同一個超聲波發(fā)射電路及超聲波接收電路。即:超聲波發(fā)射電路，用于接收所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號及第二脈沖信號，并根據(jù)所述第一脈沖信號驅(qū)動所述第一超聲波探頭21 ;以及根據(jù)所述第二脈沖信號驅(qū)動所述第二超聲波探頭21 ;超聲波接收電路，用于在接收到所述第一超聲波探頭21轉(zhuǎn)發(fā)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；還用于在接收到所述第二超聲波探頭22轉(zhuǎn)發(fā)的第二超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器。上述方案可以通過預(yù)先設(shè)置控制器與超聲波發(fā)射電路及超聲波接收電路的通信協(xié)議，比如控制器在發(fā)送第一脈沖信號及第二脈沖信號時加入?yún)^(qū)分二者的標(biāo)識碼，超聲波接收電路在返回第一脈沖回波信號及第二脈沖回波信號加入?yún)^(qū)分二者的標(biāo)識碼，即可實現(xiàn)由超聲波發(fā)射電路將上述第一脈沖信號及第二脈沖信號分別發(fā)送至所述第一超聲波探頭21及所述第二超聲波探頭，以及實現(xiàn)控制器識別第一脈沖回波信號及第二脈沖回波信號。
[0027]具體操作時,上述控制器可以是中央處理器(Central Processing Unit, CPU),如freescale 8位控制器DZ60，利用推挽電路產(chǎn)生脈沖信號以進(jìn)而控制超聲波發(fā)射電路?？刂破鲀?nèi)部的定時器記錄各回波信號的回波時刻與脈沖信號的發(fā)送時刻之間的第一時間差，CPU計算出容器內(nèi)的液位值，然后通過自身內(nèi)置或獨立外置的通訊模塊將液位值傳遞給上位機(jī)。當(dāng)然，為了更好地配合CPU工作，還可以有常用的存儲模塊。上述控制器、各超聲波發(fā)射電路(包括第一超聲波發(fā)射電路、第二超聲波發(fā)射電路及上述超聲波發(fā)射電路)及各超聲波接收電路(包括第一超聲波接收電路、第二超聲波接收電路及上述超聲波接收電路)可以由一個電源模塊統(tǒng)一供電，該電源模塊輸入可以為24V，輸出可以為12V和5V，12V給各超聲波發(fā)射電路和各超聲波接收電路供電，5V給CPU、通訊模塊和存儲模塊供電。各超聲波發(fā)射電路模塊可以通過電感線圈儲能，在MOSFET開關(guān)斷開的瞬間產(chǎn)生120V高壓窄脈沖，對應(yīng)驅(qū)動各超聲波探頭(第一超聲波探頭21及第二超聲波探頭22)。各超聲波接收電路模塊可以通過二階有源帶通濾波器并放大后，經(jīng)過檢波處理，輸出脈沖回波(即第一脈沖回波信號及第二脈沖回波信號)給CPU。
[0028]上述外貼式超聲液位計的工作過程簡述如下:CPU發(fā)出第一脈沖信號，通過第一超聲波發(fā)射電路，驅(qū)動第一超聲波探頭21發(fā)出第一超聲波信號，之后第一超聲波探頭21接收到第一超聲回波信號，第一超聲波接收電路根據(jù)第一超聲回波信號生成及發(fā)送第一脈沖回波信號，CPU在收到第一脈沖回波信號后，根據(jù)容器的寬度及第一時間差，計算出實際聲速；然后CPU發(fā)出第二脈沖信號，通過第二超聲波發(fā)射電路，驅(qū)動第二超聲波探頭22發(fā)出第二超聲波信號，之后第二超聲波探頭22接收到第二超聲回波信號，第二超聲波接收電路根據(jù)第二超聲回波信號生成及發(fā)送第二脈沖回波信號，CPU在收到第二脈沖回波信號后，根據(jù)上述實際聲速及第二時間差，計算出容器中的液位值。
[0029]本實施例通過根據(jù)超聲波液位計的測量原理，在容器寬度W確定的情況下，結(jié)合安裝在容器側(cè)壁的第一超聲波探頭發(fā)出的超聲波在容器內(nèi)的往返時間，可以準(zhǔn)確的測量實際聲速，然后再結(jié)合安裝在容器底部的第二超聲波探頭發(fā)出的超聲波在容器內(nèi)的往返時間與上述實際聲速測量液位，不需要通過溫度補償聲速，能避免溫度測量誤差導(dǎo)致聲速產(chǎn)生誤差的問題；同時在液體介質(zhì)的組成成分發(fā)生變化后，也可以得到準(zhǔn)確的聲速，提高了超聲波液位計的測量精度。
[0030]圖3為本發(fā)明實施例提供的另一超聲波液位計的測量原理示意圖，本實施例與圖
2所示實施例的區(qū)別在于，超聲波液位計還包括:反射板3，該反射板3安裝在所述容器的底壁內(nèi)表面上，所述反射板3與所述第一超聲波感測裝置配合作用。也就是說，所述第一超聲波感測裝置(如第一超聲波探頭21)發(fā)出的超聲波遇到反射板3后立即返回，此時可利用反射板3與第一超聲波探頭21安裝位置之間的距離與上述第一時間差計算所述容器中的實際聲波傳輸速度；該反射板3與第一超聲波探頭21安裝位置之間的距離可以現(xiàn)場測量或預(yù)先設(shè)置。
[0031]可以理解的是，圖2及圖3對應(yīng)的實施例中，所述控制器與所述第一超聲波感測裝置及所述第二超聲波感測裝置之間均采用無線信號連接或有線信號連接。
[0032]本實施例通過利用外貼于容器側(cè)面第一超聲波探頭實現(xiàn)聲速的實時補償，進(jìn)而利用外貼于容器底部的第二超聲波探頭實現(xiàn)液位的測量，測量精度不受溫度影響；能夠適應(yīng)不同的傳聲介質(zhì)，測量精度不隨介質(zhì)組成成分變化而降低。
[0033]本發(fā)明還提供一種超聲波液位檢測方法實施例，該方法包括:
[0034]控制器發(fā)送第一脈沖信號，并記錄發(fā)送所述第一脈沖信號的時間；
[0035]第一超聲波感測裝置在接收到所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號后，發(fā)出第一超聲波信號，并在接收到與所述第一超聲波信號對應(yīng)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；
[0036]所述控制器根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號與發(fā)送所述第一脈沖信號之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度；所述第一時間差為所述第一超聲波信號及所述第一超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間；
[0037]所述控制器發(fā)送第二脈沖信號，并記錄發(fā)送所述第二脈沖信號的時間；
[0038]安裝在所述容器的底壁外表面第二超聲波感測裝置在接收到所述控制器發(fā)送所述第二脈沖信號后，發(fā)出第二超聲波信號，并在接收到與所述第二超聲波信號對應(yīng)的第二超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；所述第二時間差為所述第二超聲波信號及所述第二超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間；
[0039]所述控制器根據(jù)接收所述第二脈沖回波信號與發(fā)送所述第二脈沖信號之間的第二時間差及所述實際聲波傳輸速度確定所述容器中的液位值。
[0040]具體地，所述“根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號時與發(fā)送所述第一脈沖信號時之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度”步驟可以包括:
[0041]確定所述第一超聲波感測裝置所在高度對應(yīng)的所述容器的寬度；并計算所述容器的寬度與所述第一時間差的比值，將所述比值作為所述實際聲波傳輸速度；或者；
[0042]確定所述第一超聲波感測裝置所在位置與安裝在所述容器的底壁內(nèi)表面上的反射板之間的距離；并計算所述容器的距離與所述第一時間差的比值，將所述比值作為所述實際聲波傳輸速度。
[0043]此外，本發(fā)明還提供一種在所述第一超聲波探頭21與所述第二超聲波探頭22可以共用同一個超聲波發(fā)射電路及超聲波接收電路時的超聲波液位檢測方法，其包括:
[0044]控制器發(fā)送第一脈沖信號，并記錄發(fā)送所述第一脈沖信號的時間；
[0045]超聲波發(fā)射電路接收所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號，并根據(jù)所述第一脈沖信號驅(qū)動第一超聲波探頭21 ；
[0046]所述第一超聲波探頭21發(fā)出第一超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)與所述第一超聲波信號對應(yīng)的第一超聲回波信號；
[0047]超聲波接收電路在接收到所述第一超聲波探頭21轉(zhuǎn)發(fā)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；
[0048]所述控制器根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號與發(fā)送所述第一脈沖信號之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度；所述第一時間差為所述第一超聲波信號及所述第一超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間；
[0049]所述控制器發(fā)送第二脈沖信號，并記錄發(fā)送所述第二脈沖信號的時間；
[0050]所述超聲波發(fā)射電路接收所述控制器發(fā)送的所述第二脈沖信號，并根據(jù)所述第二脈沖信號驅(qū)動安裝在所述容器的底壁外表面的第二超聲波探頭22 ；
[0051]所述第二超聲波探頭22發(fā)出第二超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)與所述第二超聲波信號對應(yīng)的第二超聲回波信號；
[0052]所述超聲波接收電路在接收到所述第二超聲波探頭22轉(zhuǎn)發(fā)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；
[0053]所述控制器根據(jù)接收所述第二脈沖回波信號與發(fā)送所述第二脈沖信號之間的第二時間差及所述實際聲波傳輸速度確定所述容器中的液位值。
[0054]本實施例通過利用外貼于容器側(cè)面第一超聲波探頭實現(xiàn)容器內(nèi)實際聲速的測量，進(jìn)而利用外貼于容器底部的第二超聲波探頭實現(xiàn)液位的測量，測量精度不受溫度影響；能夠適應(yīng)不同的傳聲介質(zhì)，測量精度不隨介質(zhì)組成成分變化而降低。
[0055]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種外貼式超聲波液位計，用于感測容器的液位，其特征在于，包括: 控制器，用于發(fā)送第一脈沖信號及第二脈沖信號，并接收第一脈沖回波信號及第二脈沖回波信號，且根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號與發(fā)送所述第一脈沖信號之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度，以及根據(jù)接收所述第二脈沖回波信號與發(fā)送所述第二脈沖信號之間的第二時間差及所述實際聲波傳輸速度確定所述容器中的液位值；第一超聲波感測裝置，用于接收到所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號后，發(fā)出第一超聲波信號，并在接收到與所述第一超聲波信號對應(yīng)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；所述第一時間差為所述第一超聲波信號及所述第一超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間； 第二超聲波感測裝置，用于接收到所述控制器發(fā)送所述第二脈沖信號后，發(fā)出第二超聲波信號，并在接收到與所述第二超聲波信號對應(yīng)的第二超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；所述第二時間差為所述第二超聲波信號及所述第二超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外貼式超聲液位計，其特征在于， 所述第一超聲波感測裝置包括: 第一超聲波探頭(21)，用于發(fā)出所述第一超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)所述第一超聲回波信號；所述第一超聲波探頭(21)用于安裝在所述容器的側(cè)壁外表面； 第一超聲波發(fā)射電路，用于接收所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號，并根據(jù)所述第一脈沖信號驅(qū)動所述第一超聲波探頭(21)以發(fā)出所述第一超聲波信號； 第一超聲波接收電路，用于接收所述第一超聲波探頭(21)轉(zhuǎn)發(fā)的所述第一超聲回波信號，并根據(jù)所述第一超聲回波信號生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外貼式超聲液位計，其特征在于， 所述第二超聲波感測裝置包括: 第二超聲波探頭(22)，用于發(fā)出所述第二超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)所述第二超聲回波信號；所述第二超聲波探頭(22)用于安裝在所述容器的底壁外表面； 第二超聲波發(fā)射電路，用于接收所述控制器發(fā)送的所述第二脈沖信號，并根據(jù)所述第二脈沖信號驅(qū)動所述第二超聲波探頭(22)以發(fā)出所述第二超聲波信號； 第二超聲波接收電路，用于接收所述第二超聲波探頭(22)轉(zhuǎn)發(fā)的所述第二超聲回波信號，并根據(jù)所述第二超聲回波信號生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送所述控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3項所述的超聲波液位計，其特征在于，所述第一超聲波探頭(21)、所述第一超聲波發(fā)射電路及第一超聲波接收電路分離設(shè)置或集成設(shè)置；所述第二超聲波探頭(22)、所述第二超聲波發(fā)射電路及第二超聲波接收電路分離設(shè)置或集成設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的超聲波液位計，其特征在于，還包括:反射板(3)，用于安裝在所述容器的底壁內(nèi)表面上，所述反射板(3)與所述第一超聲波感測裝置配合作用。
6.一種外貼式超聲波液位計，用于感測容器的液位，其特征在于，包括: 控制器，用于發(fā)送第一脈沖信號及第二脈沖信號，并接收第一脈沖回波信號及第二脈沖回波信號，且根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號與發(fā)送所述第一脈沖信號之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度，以及根據(jù)接收所述第二脈沖回波信號與發(fā)送所述第二脈沖信號之間的第二時間差及所述實際聲波傳輸速度確定所述容器中的液位值； 第一超聲波探頭(21)，用于發(fā)出第一超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)與所述第一超聲波信號對應(yīng)的第一超聲回波信號；所述第一時間差為所述第一超聲波信號及所述第一超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間； 第二超聲波探頭(22)，用于發(fā)出第二超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)與所述第二超聲波信號對應(yīng)的第二超聲回波信號；所述第二超聲波探頭(22)用于安裝在所述容器的底壁外表面； 超聲波發(fā)射電路，用于接收所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號及第二脈沖信號，并根據(jù)所述第一脈沖信號驅(qū)動所述第一超聲波探頭(21)以發(fā)出第一超聲波信號；以及根據(jù)所述第二脈沖信號驅(qū)動所述第二超聲波探頭(22)以發(fā)出第二超聲波信號； 超聲波接收電路，用于在接收到所述第一超聲波探頭(21)轉(zhuǎn)發(fā)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；還用于在接收到所述第二超聲波探頭(22)轉(zhuǎn)發(fā)的第二超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波液位計，其特征在于，還包括:反射板(3)，用于安裝在所述容器的底壁內(nèi)表面上，所述反射板(3)與所述第一超聲波探頭(21)配合作用；所述第一超聲波探頭(21)用于安裝在所述容器的側(cè)壁外表面。
8.一種超聲波液位檢測方法，用于感測容器的液位，其特征在于，包括: 控制器發(fā)送第一脈沖信號，并記錄發(fā)送所述第一脈沖信號的時間； 第一超聲波感測裝置在接收到所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號后，發(fā)出第一超聲波信號，并在接收到與所述第一超聲波信號對應(yīng)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器； 所述控制器根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號與發(fā)送所述第一脈沖信號之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度；所述第一時間差為所述第一超聲波信號及所述第一超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間； 所述控制器發(fā)送第二脈沖信號，并記錄發(fā)送所述第二脈沖信號的時間； 安裝在所述容器的底壁外表面第二超聲波感測裝置在接收到所述控制器發(fā)送所述第二脈沖信號后，發(fā)出第二超聲波信號，并在接收到與所述第二超聲波信號對應(yīng)的第二超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；所述第二時間差為所述第二超聲波信號及所述第二超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間； 所述控制器根據(jù)接收所述第二脈沖回波信號與發(fā)送所述第二脈沖信號之間的第二時間差及所述實際聲波傳輸速度確定所述容器中的液位值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波液位檢測方法，其特征在于，所述“根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號時與發(fā)送所述第一脈沖信號時之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度”的步驟包括: 確定所述第一超聲波感測裝置所在高度對應(yīng)的所述容器的寬度；并計算所述容器的寬度與所述第一時間差的比值，將所述比值作為所述實際聲波傳輸速度；或者， 確定所述第一超聲波感測裝置所在位置與安裝在所述容器的底壁內(nèi)表面上的反射板之間的距離；并計算所述容器的距離與所述第一時間差的比值，將所述比值作為所述實際聲波傳輸速度。
10.一種超聲波液位檢測方法，用于感測容器的液位，其特征在于，包括: 控制器發(fā)送第一脈沖信號，并記錄發(fā)送所述第一脈沖信號的時間； 超聲波發(fā)射電路接收所述控制器發(fā)送的所述第一脈沖信號，并根據(jù)所述第一脈沖信號驅(qū)動第一超聲波探頭(21)； 所述第一超聲波探頭(21)發(fā)出第一超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)與所述第一超聲波信號對應(yīng)的第一超聲回波信號； 超聲波接收電路在接收到所述第一超聲波探頭(21)轉(zhuǎn)發(fā)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第一脈沖回波信號，以及將所述第一脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器； 所述控制器根據(jù)接收所述第一脈沖回波信號與發(fā)送所述第一脈沖信號之間的第一時間差確定所述容器中的實際聲波傳輸速度；所述第一時間差為所述第一超聲波信號及所述第一超聲回波信號在所述容器中的傳輸時間； 所述控制器發(fā)送第二脈沖信號，并記錄發(fā)送所述第二脈沖信號的時間； 所述超聲波發(fā)射電路接收所述控制器發(fā)送的所述第二脈沖信號，并根據(jù)所述第二脈沖信號驅(qū)動安裝在所述容器的底壁外表面的第二超聲波探頭(22)； 所述第二超聲波探頭(22)發(fā)出第二超聲波信號，并接收及轉(zhuǎn)發(fā)與所述第二超聲波信號對應(yīng)的第二超聲回波信號； 所述超聲波接收電路在接收到所述第二超聲波探頭(22)轉(zhuǎn)發(fā)的第一超聲回波信號后，對應(yīng)生成所述第二脈沖回波信號，以及將所述第二脈沖回波信號發(fā)送至所述控制器；所述控制器根據(jù)接收所述第二脈沖回波信號與發(fā)送所述第二脈沖信號之間的第二時間差及所述實際聲波傳輸速度確定所述容器中的液位值。
【文檔編號】G01F23/296GK104198016SQ201410457621
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】王巍, 王漢其, 張斌 申請人:湖南三一智能控制設(shè)備有限公司