本發(fā)明涉及電磁波測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，在城鎮(zhèn)建設(shè)過程中形成了較多的低于地平面的地下空間，包括下穿式隧道、地下停車場、地下商城。在暴雨天氣及排水不暢的雙重作用下，極易發(fā)生由于水位上漲而造成財(cái)產(chǎn)甚至生命的損失。在人力可及的情況下，一般簡單地通過肉眼及標(biāo)尺進(jìn)行水位高度的判斷，但其往往實(shí)時(shí)性差、效率低、精度低，亟需基于新技術(shù)的應(yīng)用，提出新的解決方案。

發(fā)明名稱超聲波液位計(jì)及超聲波液位檢測方法，申請?zhí)枮?01410457624.2，公開了利用外貼于容器側(cè)面的第一超聲波探頭實(shí)現(xiàn)容器內(nèi)聲速的測量，利用外貼于容器底部的第二超聲波探頭實(shí)現(xiàn)液位的測量，使測量精度不受液體溫度的影響，測量精度不隨介質(zhì)成分變化而降低，但是其存在的問題是結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，第一脈沖回波信號與第二脈沖回波信號之間存在信號衰減，造成測量不準(zhǔn)確。

發(fā)明名稱一種智能超聲波液位控制器，申請?zhí)枮?01410493067.3，公開一種采用控制裝置與電磁閥相互配合實(shí)現(xiàn)液位精確測量的裝置，利用超聲波的速度比光速小，傳播時(shí)間比較容易檢測，并且易于定向發(fā)射，方向性好，強(qiáng)度好控制的優(yōu)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)液位的測量，再利用電磁閥調(diào)節(jié)液位的高低，具有使用方便，操作簡單，成本低廉、實(shí)用性好，但是其存在的缺點(diǎn)是原有超聲波信號和反射的超聲波信號之間存在信號的衰減，不適宜長距離傳輸，且易被障礙物干擾，會(huì)造成液位測量不準(zhǔn)確。

因此，有必要改進(jìn)現(xiàn)有的液位測量裝置，使其測量的過程中減小脈沖信號的干擾，保證測量液位的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器，其產(chǎn)生脈沖信號并沿傳輸線傳播，在遇到液面后形成反射，通過克服超聲波在測量液位過程中的衰減問題，測量反射脈沖的時(shí)間間隔可計(jì)算出液位的真實(shí)高度，并借助有線或無線方式將高度信息的變化提供決策者、或直接發(fā)出預(yù)警。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是按照以下方式實(shí)現(xiàn)的：

所述的一種基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器包括

可編程控制器，用于發(fā)送0～1mhz的矩形窄脈沖信號，根據(jù)脈沖信號在傳播過程中遇到的液體介質(zhì)傳播的速度差異，處理反射脈沖信號和原始脈沖信號的時(shí)間差，通過計(jì)算從而確定液位的值；

脈沖發(fā)射電路，接收可編程控制器的脈沖信號，用于將脈沖信號加載到傳輸線上；

傳輸線，用于承載脈沖信號；

脈沖接收電路，用于接收脈沖信號和反射脈沖信號，并將兩個(gè)信號傳遞給可編程控制器；

電源管理模塊，為可編程控制器、脈沖發(fā)射電路、脈沖接收電路提供不同幅值的電壓，保證各個(gè)模塊穩(wěn)定可靠的工作。

電源管理模塊，為可編程控制器、脈沖發(fā)射電路、脈沖接收電路、功率放大電路、第一隔離電路、第一脈沖整形電路、疊加脈沖分離電路、第二隔離電路、第二脈沖整形電路、時(shí)間間隔測量電路提供幅值不同電壓，保證各個(gè)模塊穩(wěn)定的工作；

可編程控制器與脈沖發(fā)射電路電信號相連，脈沖發(fā)射電路與傳輸線電信號相連，傳輸線與脈沖接收電路電信號相連，脈沖接收電路與可編程控制器電信號相連，電源管理模塊與可編程控制器、脈沖發(fā)射電路、脈沖接收電路電連接。

另一方面，本發(fā)明提供一種基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器為：

可編程控制器，用于發(fā)送0～1mhz的矩形窄脈沖信號，根據(jù)脈沖信號在傳播過程中遇到的液體介質(zhì)傳播的速度差異，處理反射脈沖信號和原始脈沖信號，通過計(jì)算從而確定液位的值；

功率放大電路，經(jīng)過功率放大電路后的脈沖信號具備10w的驅(qū)動(dòng)能力，用于放大矩形窄脈沖信號；

第一隔離電路，用于將脈沖和大電壓脈沖發(fā)射電路進(jìn)行隔離，避免后級電路的脈沖信號影響前級電路的脈沖信號；

第一脈沖整形電路，用于將高壓脈沖信號整形以獲得失真度最小的脈沖信號；

脈沖發(fā)射電路，接收可編程控制器的0～1mhz的矩形窄脈沖信號；用于將0～1mhz的矩形窄脈沖信號加載到傳輸線上；

傳輸線，用于承載0～1mhz的矩形窄脈沖信號；

脈沖接收電路，用于接收0～1mhz的矩形窄脈沖信號和反射脈沖信號，并將兩個(gè)信號傳遞給疊加脈沖分離電路；

第二隔離電路，用于將高壓的反射脈沖信號轉(zhuǎn)換為低壓的反射脈沖信號；

疊加脈沖分離電路，用于將脈沖信號和反射脈沖信號分離出來，得到液面反射的反射脈沖信號；

第二脈沖整形電路，用于將低壓的反射脈沖信號整形為邊沿陡峭的矩形脈沖電路；

時(shí)間間隔測量電路，通過反脈沖信號和原始脈沖信號，計(jì)算出兩個(gè)脈沖信號之間的時(shí)間間隔，并將時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號；

電源管理模塊，為可編程控制器、脈沖發(fā)射電路、脈沖接收電路、功率放大電路、第一隔離電路、第一脈沖整形電路、疊加脈沖分離電路、第二隔離電路、第二脈沖整形電路、時(shí)間間隔測量電路提供幅值不同電壓，保證各個(gè)模塊穩(wěn)定的工作；

進(jìn)一步的，所述的疊加脈沖分離電路由差分放大電路組成。

進(jìn)一步的，功率放大電路能夠最大輸出2a的電流。

所述的電源管理模塊與可編程控制器、脈沖發(fā)射電路、脈沖接收電路、功率放大電路、第一隔離電路、第一脈沖整形電路、疊加脈沖分離電路、第二隔離電路、第二脈沖整形電路、時(shí)間間隔測量電路電連接；

可編程控制器與功率放大電路電信號相連，功率放大電路與第一隔離電路電信號相連，第一個(gè)隔離電路與第一脈沖整形電路電信號相連，第一脈沖整形電路與脈沖發(fā)射電路電信號相連，脈沖發(fā)射電路與傳輸線電信號相連；

脈沖接收電路與第二隔離電路電信號相連，第二隔離電路與疊加脈沖分離電路電信號相連，疊加脈沖分離電路與第二脈沖整形電路電信號相連，第二脈沖整形電路與時(shí)間間隔測量電路電信號相連，時(shí)間間隔測量電路與可編程控制器信號電信號相連。

再一方面，本發(fā)明提供一種基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器包括

可編程控制器，用于發(fā)送0～1mhz的矩形窄脈沖信號，根據(jù)脈沖信號在傳播過程中遇到的液體介質(zhì)傳播的速度差異，處理反射脈沖信號和原始脈沖信號的時(shí)間差，通過計(jì)算從而確定液位的值；

功率放大電路，經(jīng)過功率放大電路后的脈沖信號具備10w的驅(qū)動(dòng)能力，用于放大矩形窄脈沖信號；

第一隔離電路，用于將脈沖和大電壓脈沖發(fā)射電路進(jìn)行隔離，避免后級電路的脈沖信號影響前級電路的脈沖信號；

第一脈沖整形電路，用于將高壓脈沖信號整形以獲得失真度最小的脈沖信號；

脈沖發(fā)射電路，接收可編程控制器的0～1mhz的矩形窄脈沖信號，用于將0～1mhz的矩形窄脈沖信號加載到傳輸線上；

傳輸線，用于承載0～1mhz的矩形窄脈沖信號；

脈沖接收電路，用于接收0～1mhz的矩形窄脈沖信號和反射脈沖信號，并將兩個(gè)信號傳遞給疊加脈沖分離電路；

第二隔離電路，用于將高壓的反射脈沖信號轉(zhuǎn)換為低壓的反射脈沖信號；

疊加脈沖分離電路，用于將脈沖信號和反射脈沖信號分離出來，得到反射脈沖信號；

第三隔離電路，將疊加脈沖分離電路與時(shí)間間隔測量電路進(jìn)行隔離，防止后級電路模塊的脈沖信號影響前一級的電路的脈沖信號；

第二脈沖整形電路，用于將低壓的反射脈沖信號整形為邊沿陡峭的矩形脈沖電路；

時(shí)間間隔測量電路，通過反脈沖信號和原始脈沖信號，計(jì)算出兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔，并將時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號；

電源管理模塊，為可編程控制器、脈沖發(fā)射電路、脈沖接收電路、功率放大電路、第一隔離電路、疊加脈沖分離電路、第二隔離電路、脈沖整形電路、時(shí)間間隔測量電路、第三隔離電路提供不同幅值的電壓，使各個(gè)模塊均能正常穩(wěn)定的工作；

進(jìn)一步的，所述的可編程控制器為包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、狀態(tài)指示電路、輸出接口電路、輸入接口電路組成的單片機(jī)，其中復(fù)位電路、時(shí)鐘電路組成最小系統(tǒng)，狀態(tài)指示電路用于檢測系統(tǒng)工作狀態(tài)和調(diào)試工作程序。

進(jìn)一步的，所述的疊加脈沖分離電路由差分放大電路組成。

進(jìn)一步的，功率放大電路能夠最大輸出2a的電流。

進(jìn)一步的，所述的第二隔離電路包括電光轉(zhuǎn)換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊，功率放大電路與電光轉(zhuǎn)換模塊信號相連，電光轉(zhuǎn)換模塊與光電轉(zhuǎn)換模塊信號相連，光電轉(zhuǎn)換模塊與第一脈沖整形電路信號相連。

所述的電源管理模塊與可編程控制器、脈沖發(fā)射電路、脈沖接收電路、功率放大電路、第一隔離電路、第一脈沖整形電路、疊加脈沖分離電路、第二隔離電路、第二脈沖整形電路、時(shí)間間隔測量電路電連接；

可編程控制器與功率放大電路電信號相連，功率放大電路與第一隔離電路電信號相連，第一隔離電路與第一脈沖整形電路電信號相連，第一脈沖整形電路與脈沖發(fā)射電路電信號相連，脈沖發(fā)射電路與傳輸線相連；

傳輸線與脈沖接收電路相連，脈沖接收電路與第二隔離電路電信號相連，第二隔離電路與疊加脈沖分離電路電信號相連，疊加脈沖分離電路與第三隔離電路電信號相連；

第三隔離電路與第二脈沖整形電路信號相連，第二脈沖整形電路與時(shí)間間隔測量電路信號相連，時(shí)間間隔測量電路與可編程控制器電信號相連，可編程控制器與告警喚醒電路電信號相連。

進(jìn)一步的，所述的脈沖發(fā)射電路由高速開關(guān)晶體管組成。

進(jìn)一步的，所述的脈沖接收電路由集成運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器組成。

進(jìn)一步的，所述的傳輸線沿墻壁或pvc管道外側(cè)鋪設(shè)，傳輸線底端位置處于地面或原有液位的表面，傳輸線安裝方式選擇柔性印刷微帶、平行雙線布置。

進(jìn)一步的，所述的電源管理模塊采用的電壓是12v電壓，采用線性穩(wěn)壓芯片。

進(jìn)一步的，所述的基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器還包括告警喚醒電路，告警喚醒電路包括蜂鳴器或led燈，蜂鳴器或led燈均與可編程控制器電連接，當(dāng)液位超過警戒值后蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲、led燈閃爍。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明克服肉眼及標(biāo)尺進(jìn)行水位高度判斷帶來的實(shí)時(shí)性差、效率低及精度低的問題，通過可編程控制器處理相干累積的脈沖信號，精度可達(dá)到毫米級甚至更高。

2.本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)無人值守，降低了人員值守時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且自動(dòng)化程度高，通過有線，無線方式可將信息傳遞給監(jiān)管部門或直接發(fā)出預(yù)警信號，實(shí)現(xiàn)水位的檢測，檢測的效率高。

3.相比于汽車防撞雷達(dá)技術(shù)，由于不需要發(fā)射、接收、及處理無線射頻信號，具有明顯的低復(fù)雜度、低成本的優(yōu)勢。

4.電磁波的傳輸是通過傳輸線引導(dǎo)的，可以實(shí)現(xiàn)大距離傳輸，它的中、長距離的衰減較超聲波更??；液面所造成的電磁信號在傳輸線末端的反射，特別適合于測試點(diǎn)與液面距離較大的情況(例如對高架橋下液位的探測)，較超聲波經(jīng)空氣傳輸后在液面的反射要更強(qiáng)；輕質(zhì)障礙物或干擾物，如植物、塑料，電磁波透射性更好，受到的干擾也更小，而超聲波的衰減較大。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本發(fā)明的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚、明白，下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明，以方便技術(shù)人員理解。

實(shí)施例1

所述的一種基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器包括

可編程控制器，是基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器的控制核心。用于發(fā)送0～1mhz的矩形窄脈沖信號，根據(jù)脈沖在傳播過程中遇到液體介質(zhì)時(shí)，因?yàn)榻殡姵?shù)突變，會(huì)將脈沖反射回來，接收到反射脈沖信號和原始脈沖信號的時(shí)間差，時(shí)間差經(jīng)過可編程控制器的分析計(jì)算可以得到液位的值。

脈沖發(fā)射電路，接收可編程控制器的脈沖信號，用于將脈沖信號加載到傳輸線上。

傳輸線，用于承載脈沖信號。

脈沖接收電路，用于接收脈沖信號和反射脈沖信號，并將兩個(gè)信號傳遞給可編程控制器。

電源管理模塊，為可編程控制器、脈沖發(fā)射電路、脈沖接收電路提供不同幅值的電壓，以保證各模塊穩(wěn)定的工作。

優(yōu)選的，所述的可編程控制器為包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、狀態(tài)指示電路、輸出接口電路、輸入接口電路組成的單片機(jī)，其中復(fù)位電路、時(shí)鐘電路組成最小系統(tǒng)，狀態(tài)指示電路用于檢測系統(tǒng)工作狀態(tài)和調(diào)試工作程序。

優(yōu)選的，所述的脈沖發(fā)射電路由高速開關(guān)晶體管組成。

優(yōu)選的，所述的脈沖接收電路由集成運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器組成。

優(yōu)選的，所述的傳輸線沿墻壁或pvc管道外側(cè)鋪設(shè)，傳輸線底端位置處于地面或原有液位的表面，傳輸線安裝方式選擇柔性印刷微帶、平行雙線布置。

優(yōu)選的，所述的電源管理模塊采用的電壓是12v電壓，采用線性穩(wěn)壓芯片。

進(jìn)一步的，所述的基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器還包括告警喚醒電路，告警喚醒電路包括蜂鳴器或led燈，當(dāng)液位超過警戒值后，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲、led燈閃爍。

可編程控制器與脈沖發(fā)射電路電信號相連，脈沖發(fā)射電路與傳輸線電信號相連，傳輸線與脈沖接收電路電信號相連，脈沖接收電路與可編程控制器電連接，電源管理模塊與可編程控制器、脈沖發(fā)射電路、脈沖接收電路電連接。

下面結(jié)合圖1、圖2說明實(shí)施例1的原理，可編程控制器發(fā)出0～1mhz的矩形窄脈沖信號，可編程控制器將脈沖信號發(fā)送給脈沖發(fā)射電路，脈沖發(fā)射電路將脈沖信號加載到傳輸線上，脈沖沿著傳輸線傳輸，當(dāng)脈沖信號碰著液面后，脈沖信號因?yàn)榻殡姵?shù)的突變，脈沖信號反射回來，反射回來的脈沖信號被脈沖接收電路檢測到，脈沖接收電路將脈沖信號發(fā)送給可編程控制器，根據(jù)原始發(fā)送的脈沖信號與反射脈沖信號的差異，通過可編程控制器的計(jì)算和分析，即可得到液位的值，當(dāng)液位值超過可編程控制器的設(shè)定值時(shí)，與可編程控制器相連的蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲報(bào)警，與可編程控制器相連的led燈點(diǎn)亮，并且可編程控制器通過有線或無線的形式發(fā)送給監(jiān)控人員。

實(shí)施例2

所述的一種基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器為：

可編程控制器，是基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器的控制核心。用于發(fā)送0～1mhz的矩形窄脈沖信號，根據(jù)脈沖在傳播過程中遇到液體介質(zhì)，介電常數(shù)會(huì)發(fā)生突變，并將脈沖反射回來，接收到反射脈沖信號和原始脈沖信號的時(shí)間差，根據(jù)差異經(jīng)過可編程控制器的分析計(jì)算可以得到液位的值。

功率放大電路，經(jīng)過功率放大電路后的脈沖信號具備10w的驅(qū)動(dòng)能力，用于放大矩形窄脈沖信號。

第一隔離電路，用于將脈沖和大電壓脈沖發(fā)射電路進(jìn)行隔離，避免后級電路的脈沖信號影響前級電路，后級電路的脈沖信號包括第一脈沖整形電路，脈沖發(fā)射電路，前級電路包括功率放大電路。

第一脈沖整形電路，用于將高壓脈沖信號整形以獲得失真度最小的脈沖信號。

脈沖發(fā)射電路，接收可編程控制器的0～1mhz的矩形窄脈沖信號，用于將0～1mhz的矩形窄脈沖信號加載到傳輸線上。

傳輸線，用于承載0～1mhz的矩形窄脈沖信號。

脈沖接收電路，用于接收0～1mhz的矩形窄脈沖信號和反射脈沖信號，并將兩個(gè)信號傳遞給疊加脈沖分離電路。

疊加脈沖分離電路，用于將傳輸線發(fā)出的原始脈沖信號和液面反射的反射脈沖信號分離出來，得到液面反射的反射脈沖信號。

第二隔離電路，用于將高壓的反射脈沖信號轉(zhuǎn)換為低壓的反射脈沖信號。

第二脈沖整形電路，用于將低壓的反射脈沖信號整形為邊沿陡峭的矩形脈沖電路。

時(shí)間間隔測量電路，通過反脈沖信號和脈沖發(fā)射電路發(fā)出的原始脈沖信號，計(jì)算出兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔，并將時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號。

電源管理模塊，為可編程控制器、功率放大電路、第一隔離電路、第一脈沖整形電路、脈沖發(fā)射電路、傳輸線、脈沖接收電路、第二隔離電路、疊加脈沖分離電路、第二脈沖整形電路、時(shí)間間隔測量電路提供不同幅值的電壓，保證各模塊穩(wěn)定的工作。

所述的電源管理模塊與可編程控制器、脈沖發(fā)射電路、脈沖接收電路、功率放大電路、第一隔離電路、第一脈沖整形電路、疊加脈沖分離電路、第二隔離電路、第二脈沖整形電路、時(shí)間間隔測量電路電連接。

可編程控制器與功率放大電路電信號相連，功率放大電路與第一隔離電路電信號相連，第一個(gè)隔離電路與第一脈沖整形電路電信號相連，第一脈沖整形電路與脈沖發(fā)射電路電信號相連，脈沖發(fā)射電路與傳輸線電信號相連。

脈沖接收電路與第二隔離電路電信號相連，第二隔離電路與疊加脈沖分離電路電信號相連，疊加脈沖分離電路與第二脈沖整形電路電信號相連，第二脈沖整形電路與時(shí)間間隔測量電路電信號相連，時(shí)間間隔測量電路與可編程控制器電信號相連。

優(yōu)選的，所述的可編程控制器為包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、狀態(tài)指示電路、輸出接口電路、輸入接口電路組成的單片機(jī)，其中復(fù)位電路、時(shí)鐘電路組成最小系統(tǒng)，狀態(tài)指示電路用于檢測系統(tǒng)工作狀態(tài)和調(diào)試工作程序。

優(yōu)選的，所述的脈沖發(fā)射電路由高速開關(guān)晶體管組成。

優(yōu)選的，所述的脈沖接收電路由集成運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器組成。

所述的傳輸線沿墻壁或pvc管道外側(cè)鋪設(shè)，傳輸線底端位置處于地面或原有液位的表面，傳輸線安裝方式選擇柔性印刷微帶、平行雙線布置。

優(yōu)選的，所述的電源管理模塊采用的電壓是12v電壓，采用線性穩(wěn)壓芯片。

優(yōu)選的，所述的基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器還包括告警喚醒電路，告警喚醒電路包括蜂鳴器或led燈，當(dāng)液位超過警戒值后、蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲、led燈閃爍。

下面結(jié)合圖1、圖3進(jìn)行詳細(xì)的說明，可編程控制器發(fā)出0～1mhz的矩形窄脈沖信號，可編程控制器將脈沖信號發(fā)送給功率放大電路，功率放大電路將脈沖信號放大，用于驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)射電路穩(wěn)定工作。

第一隔離電路，隔離放大后的脈沖信號和原始脈沖信號，避免后級電路影響前級電路，放大后的脈沖信號用于驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)射電路，脈沖發(fā)射電路可以加載到傳輸線上，放大后的脈沖信號沿著傳輸線傳遞。

當(dāng)脈沖信號碰到液面后被反射，形成反射脈沖，反射脈沖和脈沖信號被脈沖接收電路接收，脈沖接收電路將反射脈沖信號和脈沖信號傳遞給第二隔離電路，第二隔離電路將放大后的脈沖信號和發(fā)射脈沖信號變?yōu)榈碗妷旱拿}沖信號和反射脈沖信號，脈沖信號和反射脈沖信號傳遞給疊加脈沖分離電路。

疊加脈沖分離電路，將反射脈沖信號分離出來，并將反射脈沖信號傳遞給時(shí)間間隔測量電路，時(shí)間間隔測量電路將原始的脈沖信號與反射脈沖信號的時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號傳遞給可編程控制器，可編程控制器經(jīng)過分析計(jì)算得到液位的值，當(dāng)液位值超過可編程控制器的設(shè)定值時(shí)，與可編程控制器相連的蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲報(bào)警，與可編程控制器相連的led燈點(diǎn)亮，并且可編程控制器通過有線或無線的形式發(fā)送給監(jiān)控人員。

實(shí)施例3

所述的一種基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器包括

可編程控制器，是基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器的控制核心。用于發(fā)送一矩形窄脈沖信號，根據(jù)脈沖在傳播過程中遇到的液體介質(zhì)時(shí)，介電常數(shù)會(huì)發(fā)生突變，會(huì)將脈沖反射回來，接收到反射脈沖信號和原始脈沖信號的時(shí)間間隔數(shù)字信號差異，從而確定液位的值。

由于液位高度的不同，接收到的反射脈沖信號的時(shí)間也會(huì)有差異，根據(jù)差異，可編程控制器通過分析計(jì)算可以得到液位的值。

功率放大電路，經(jīng)過功率放大電路后的脈沖信號具備10w的驅(qū)動(dòng)能力，用于放大矩形窄脈沖信號，以保證經(jīng)傳輸、反射及再傳輸后到達(dá)接收端的反射脈沖仍然具有足夠的信噪比。

第一隔離電路，用于將脈沖和大電壓脈沖發(fā)射電路進(jìn)行隔離，避免后級電路的脈沖信號影響前級電路，后級電路的脈沖信號包括第一脈沖整形電路，脈沖發(fā)射電路，前級電路包括功率放大電路。

第一脈沖整形電路，用于將高壓脈沖信號整形以獲得失真度最小的脈沖信號。

脈沖發(fā)射電路，接收可編程控制器的0～1mhz的矩形窄脈沖信號，用于將0～1mhz的矩形窄脈沖信號加載到傳輸線上。

傳輸線，用于承載0～1mhz的矩形窄脈沖信號。

脈沖接收電路，用于接收0～1mhz的矩形窄脈沖信號和反射脈沖信號，并將兩個(gè)信號傳遞給疊加脈沖分離電路。

第二隔離電路，用于將高壓的反射脈沖信號轉(zhuǎn)換為低壓的反射脈沖信號。

疊加脈沖分離電路，用于將沿傳輸線發(fā)出的脈沖和液面反射的反射脈沖疊加而成的脈沖分離出來，得到液面反射的反射脈沖信號，以便于后續(xù)通過反射脈沖和發(fā)射脈沖的時(shí)間差間接獲得液位高度。

第二脈沖整形電路，用于將低壓的反射脈沖信號整形為邊沿陡峭的矩形脈沖電路，便于可編程控制器進(jìn)行邊沿檢測，以計(jì)算出反射脈沖電路與原始脈沖信號之間的時(shí)間間隔。

第三隔離電路，將疊加脈沖分離電路與時(shí)間間隔測量電路進(jìn)行隔離，防止后級電路模塊的脈沖信號影響前一級的電路的脈沖信號。

時(shí)間間隔測量電路，通過反脈沖信號和脈沖發(fā)射電路發(fā)出的原始脈沖信號，計(jì)算出兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔，并將時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號。

電源管理模塊，為可編程控制器、功率放大電路、第一隔離電路、第一脈沖整形電路、脈沖發(fā)射電路、脈沖接收電路、第二隔離電路、疊加脈沖分離電路、第二脈沖整形電路、時(shí)間間隔測量電路提供電能。

所述的電源管理模塊與可編程控制器、脈沖發(fā)射電路、脈沖接收電路、功率放大電路、第一隔離電路、第一脈沖整形電路、疊加脈沖分離電路、第二隔離電路、第二脈沖整形電路、時(shí)間間隔測量電路電連接。

可編程控制器與功率放大電路電信號相連，功率放大電路與第一隔離電路電信號相連，第一隔離電路與第一脈沖整形電路電信號相連，第一脈沖整形電路與脈沖發(fā)射電路電信號相連，脈沖發(fā)射電路與傳輸線相連。

傳輸線與脈沖接收電路相連，脈沖接收電路與第二隔離電路電信號相連，第二隔離電路與疊加脈沖分離電路電信號相連，疊加脈沖分離電路與第三隔離電路電信號相連。

第三隔離電路與第二脈沖整形電路電信號相連，第二脈沖整形電路與時(shí)間間隔測量電路電信號相連，時(shí)間間隔測量電路與可編程控制器電信號相連，可編程控制器與告警喚醒電路電信號相連。

優(yōu)選的，所述的可編程控制器為包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、狀態(tài)指示電路、輸出接口電路、輸入接口電路組成的單片機(jī)，其中復(fù)位電路、時(shí)鐘電路組成最小系統(tǒng)，狀態(tài)指示電路用于檢測系統(tǒng)工作狀態(tài)和調(diào)試工作程序。

優(yōu)選的，所述的脈沖發(fā)射電路由高速開關(guān)晶體管組成，高速開關(guān)晶體管成本較低，電流從0上升到飽和電流或從飽和電流下降到0的時(shí)間極短，產(chǎn)生的發(fā)射脈沖能等效成方波脈沖。

優(yōu)選的，所述的脈沖接收電路由集成運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器組成，電壓跟隨器能將電磁傳輸線與第二隔離電路進(jìn)行隔離。

所述的傳輸線沿墻壁或pvc管道外側(cè)鋪設(shè)，借助墻壁或管道實(shí)現(xiàn)長期且穩(wěn)定的支撐，傳輸線底端位置處于地面或原有液位的表面，例如下穿隧道的最底部，以便能覆蓋所有可能的液位高度，傳輸線安裝方式優(yōu)選柔性印刷微帶的平行雙線。

所述的電源管理模塊采用的電壓是12v電壓，采用線性穩(wěn)壓芯片是為了滿足線性穩(wěn)壓芯片的工作電壓。

所述的基于微波傳輸線及dsp技術(shù)的智能水位測量器還包括告警喚醒電路，告警喚醒電路包括蜂鳴器或led燈，當(dāng)液位超過警戒值后蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲、led燈閃爍。

下面結(jié)合圖1、圖4進(jìn)行詳細(xì)的說明，可編程控制器發(fā)出0～1mhz的矩形窄脈沖信號，可編程控制器將脈沖信號發(fā)送給功率放大電路，功率放大電路將脈沖信號放大，經(jīng)過功率放大電路后的脈沖信號具有10w的驅(qū)動(dòng)能力，用于驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)射電路，使其穩(wěn)定的工作，第一隔離電路用于隔離放大后的脈沖信號和原始脈沖信號，隔離電路包括光電轉(zhuǎn)換模塊和電光轉(zhuǎn)換模塊，隔離電路的作用是將脈沖發(fā)射電路與脈沖產(chǎn)生電路進(jìn)行隔離，防止后級電路影響前一級的電路。

放大后的脈沖信號用于驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)射電路，脈沖發(fā)射電路可以加載到傳輸線上，放大后的脈沖信號沿著傳輸線傳遞，當(dāng)脈沖信號碰到液面后被反射，形成沿離開液面方向傳輸?shù)姆瓷涿}沖，反射脈沖和脈沖信號被脈沖接收電路接收，脈沖接收電路將反射脈沖信號和脈沖信號傳遞給第二隔離電路，第二隔離電路將放大后的脈沖信號和發(fā)射脈沖信號轉(zhuǎn)化為低電壓的脈沖信號和低電壓的反射脈沖信號，脈沖信號和反射脈沖信號傳遞給疊加脈沖分離電路，疊加脈沖分離電路將反射脈沖信號分離出來，疊加脈沖分離電路由差分電路實(shí)現(xiàn)，反射脈沖信號傳遞給第三隔離電路。

反射脈沖信號傳遞給時(shí)間間隔測量電路，時(shí)間間隔測量電路將脈沖信號與反射脈沖信號的時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號傳遞給可編程控制器，可編程控制器經(jīng)過分析計(jì)算，得到液位的值，

具體計(jì)算液位的方式可通過下式進(jìn)行計(jì)算：

h＝h0-v0t/2

其中，h為待求的液位高度，v0為電磁波沿傳輸線傳輸?shù)乃俣?，可通過查閱所采用傳輸線的產(chǎn)品手冊獲得；t為反射脈沖到達(dá)時(shí)間與發(fā)射脈沖時(shí)間之差；而h0為傳輸線頂端所處的垂直高度。

當(dāng)液位值超過可編程控制器內(nèi)部的設(shè)定值時(shí)，與可編程控制器相連的蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲報(bào)警，與可編程控制器相連的led燈點(diǎn)亮，并且可編程控制器通過有線或無線的形式發(fā)送給監(jiān)控人員，可編程控制器還包括一個(gè)顯示電路，用于實(shí)時(shí)顯示水的深度。

本發(fā)明所提供的技術(shù)與采用超聲波的技術(shù)相比，由于直接檢測傳輸線上的電信號，無需“電—聲”及“聲—電”換能，因此具有能量利用效率更高及系統(tǒng)更簡單的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，與背景中所述的兩種發(fā)明相比，也具有更高的檢測精度。

本發(fā)明基于傳輸線引導(dǎo)電磁波，更適合較復(fù)雜環(huán)境下的傳輸探測。例如，因貼墻鋪設(shè)，即使傳輸路徑被爬山虎、苔蘚植物覆蓋，也完全不影響探測，但超聲波探測就不行，會(huì)造成誤判。

最后說明的是，以上所述為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例，已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種改變，而不偏離本發(fā)明的權(quán)利要求書所要求的范圍。