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一種分體式超聲波物位計的制作方法

文檔序號:6056526閱讀:568來源:國知局
一種分體式超聲波物位計的制作方法
【專利摘要】一種分體式超聲波物位計,由分體式超聲波物位計主機和超聲波探頭構(gòu)成,分體式超聲波物位計主機與超聲波探頭之間采用數(shù)字方式進行信號通信。同時具有模擬信號輸出、數(shù)字信號輸出和多組開關(guān)量信號輸出功能模塊。超聲波探頭內(nèi)部包含有驅(qū)動超聲波換能器工作的發(fā)射驅(qū)動電子單元、用于接收回波信號的回波信號處理電子單元及控制兩個單元工作的單片機。
【專利說明】一種分體式超聲波物位計

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種分體式超聲波物位計,屬于物位測量【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]分體式超聲波物位計是利用聲波反射原理測量容器內(nèi)的物料高度的儀表,能夠測量并顯示物位值(液位或料位)、輸出信號遠傳到主控室上位機。分體式超聲波物位計由主機和超聲波探頭構(gòu)成,圖1為公知的分體式超聲波物位計的主機和探頭組成結(jié)構(gòu)圖。超聲波探頭通過由其引出的電纜與分體式超聲波物位計主機相連,超聲波探頭內(nèi)封裝有超聲波換能器,該換能器為收發(fā)合一的單換能器;分體式超聲波物位計主機內(nèi)包含有驅(qū)動超聲波換能器發(fā)射超聲波的換能器驅(qū)動電子單元和放大接收回波信號的接收電子單元,兩個電子單元由單片機控制工作,單片機控制發(fā)射電子單元周期性的驅(qū)動超聲波換能器,并處理接收電子單元識別出的回波信號,計算出測量數(shù)據(jù)。測量結(jié)果通過LCD液晶顯示,并上傳到主控室,主控室根據(jù)物位值的高低來控制其他設(shè)備進行相應(yīng)的操作,實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制。
[0003]現(xiàn)有的分體式超聲波物位計,其超聲波探頭與主機之間傳遞的信號為模擬信號,即包括驅(qū)動超聲波探頭工作的近千伏的脈沖發(fā)射電壓及僅毫伏級的回波微弱信號,回波信號通過電纜由分體式超聲波物位計主機接收并進行放大以便能夠識別?;夭ㄐ盘柸菀资艿酵饨珉姶鸥蓴_而參雜過大的噪聲;另外微弱的回波信號通過較長的信號電纜時會產(chǎn)生較大的衰減,使主機對其放大識別比較困難。外界強的電磁干擾噪聲也可能淹沒微弱的回波信號,造成回波的無法識別或?qū)⒃肼暦糯螅纬慑e誤的測量值。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型提出了對上述分體式超聲波物位計不足的解決方案,即把用于驅(qū)動超聲波換能器工作的換能器驅(qū)動電子單元、用于接收識別回波信號的接收電子單元及控制兩個單元工作的單片機從分體式超聲波物位計主機移至超聲波探頭內(nèi),超聲波的發(fā)射及接收均在探頭內(nèi)完成,真實的回波信號通過在探頭中的接收單元及單片機進行了識別,已獲得正確的距離測量值。超聲波探頭與分體式超聲波物位計主機之間傳遞的是表示測量數(shù)據(jù)的數(shù)字信號,數(shù)字信號允許在很長的電纜中傳遞而不受干擾,也無衰減之憂,分體式超聲波物位計主機能夠得到可靠的檢測數(shù)據(jù),準(zhǔn)確進行物位值的計算和處理。分體式超聲波物位計主機與探頭之間進行數(shù)字通信,能夠?qū)Τ暡ㄌ筋^的物位測量進行相應(yīng)控制并接收測量數(shù)據(jù),同時分體式超聲波物位計主機還需對探頭內(nèi)的電子單元供電。
[0005]由于超聲波換能器驅(qū)動單元及用于接收識別回波信號的接收單元移至超聲波探頭內(nèi),超聲波的發(fā)射及回波的接收處理均在探頭內(nèi)完成,能夠徹底消除由于較長的連接電纜而形成的外界電磁干擾,避免由于較長的連接電纜而衰減回波信號,回波信號能夠由置于探頭內(nèi)的單片機有效可靠的識別,形成正確的測量數(shù)據(jù)。
[0006]同時由于發(fā)射單元和回波信號處理單元等部分移至超聲波探頭內(nèi),因此主機內(nèi)部可以有充分的空間增加一些新的功能,如測量值的上下限報警、多組繼電器控制、以及多種協(xié)議和接口向上位機遠傳數(shù)字信號,以滿足不同現(xiàn)場測量控制的不同需求。這些功能由分體式超聲波物位計內(nèi)的單片機及相應(yīng)電路和器件完成。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。
[0008]圖1是公知的分體式超聲波物位計的主機和超聲波探頭組成結(jié)構(gòu)示意圖
[0009]圖2是本實用新型分體式超聲波物位計主機及超聲波探頭組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3是本實用新型分體式超聲波物位計主機功能框圖。
[0011]圖4是本實用新型分體式超聲波物位計探頭組合結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0012]本文提出I個優(yōu)選的具體實施例(非限定的),具體詳述如下。
[0013]以下結(jié)合【專利附圖】
附圖
【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。
[0014]如圖2所示,整個分體式超聲波物位計由主機及超聲波探頭構(gòu)成,主機主要有以下幾個功能模塊:電源轉(zhuǎn)換、顯示模塊、單片機系統(tǒng)和信號輸出模塊,能夠?qū)Τ暡ㄌ筋^的物位測量進行相應(yīng)控制并接收測量數(shù)據(jù),并完成物位的計算、顯示并遠傳信號至上位機;超聲波探頭內(nèi)集成了超聲波換能器發(fā)射驅(qū)動電子單元、用于接收回波信號的回波信號接收電子單元及控制兩個單元工作的單片機,用于驅(qū)動超聲波換能器工作,并接收和識別從液面反射回的有效回波,計算檢測距離,并將測量結(jié)果以數(shù)字信號方式傳給分體式超聲波物位計主機。分體式超聲波物位計主機與超聲波探頭之間由從探頭引出的電纜連接,分體式超聲波物位計通過電纜向超聲波探頭供電并傳送控制命令,超聲波探頭向主機傳送表示測量值的數(shù)字信號。
[0015]圖3為分體式超聲波物位計主機的具體功能框圖。整個主機由單片機作為核心部件,控制其他功能模塊的工作。外部供電進入主機后經(jīng)二級濾波,由電壓轉(zhuǎn)換模塊裝換為主機內(nèi)各電路所需的+5v和-5v等工作電壓,單片機通過數(shù)字接口與2個超聲波探頭進行數(shù)字通信,探頭將距離測量值傳送給主機上的單片機,單片機根據(jù)探頭的測量數(shù)據(jù)進行物位值計算,將物位值在LCD液晶上實時顯示,同時通過恒流輸出模塊將4-20mA的電流模擬信號上傳給主控室,通過RS485模塊向上位機傳送包含多個檢測數(shù)據(jù)的數(shù)字信號,根據(jù)設(shè)定的上限、下限值開啟或關(guān)閉相應(yīng)的高低位繼電器,控制相關(guān)設(shè)備動作。
[0016]圖4為超聲波探頭的組成結(jié)構(gòu)示意圖。超聲波換能器安裝于探頭前端,用于向外發(fā)射超聲波脈沖,同時接收反射的回波并將回波信號轉(zhuǎn)換為電脈沖。換能器驅(qū)動和回波信號接收單元及單片機組成的電子機芯放置在換能器的后部,并通過電纜與分體式超聲波物位計主機相連,將測量值以數(shù)字信號方式傳送給分體式超聲波物位計主機并接收主機的控制命令,電纜中形成兩個回路:供電回路和數(shù)字信號傳送回路;在探頭殼體的內(nèi)側(cè)放置有金屬屏蔽層,用于屏蔽外界可能的電磁干擾。
【權(quán)利要求】
1.一種分體式超聲波物位計,由分體式超聲波物位計主機和超聲波探頭構(gòu)成,其特征是分體式超聲波物位計主機與超聲波探頭之間采用數(shù)字方式進行信號通信,超聲波探頭內(nèi)部包含有驅(qū)動超聲波換能器工作的發(fā)射驅(qū)動電子單元、用于接收回波信號的回波信號處理電子單元及控制兩個單元工作的單片機,超聲波探頭內(nèi)部的超聲波換能器為收發(fā)合一的單換能器。
2.如權(quán)利要求1所說的分體式超聲波物位計,其特征是物位計主機同時具有模擬信號輸出、數(shù)字信號輸出和多組開關(guān)量信號輸出功能模塊。
【文檔編號】G01F23/296GK204064399SQ201420258931
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】周航 申請人:大連儀源科技有限公司
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