專利名稱：一種超聲液位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超聲波非接觸式液位自動測量裝置。
背景技術(shù)：
利用超聲波作為檢測手段由來已久，就超聲波測量液位來說，有兩類液位傳 感器，即透射式和反射式。而反射式，又有兩種方式， 一種是接觸式，也稱液 介式， 一種是非接觸式，也稱氣介式。無論透射式或反射式，產(chǎn)生超聲波的換 能器和接收超聲波的換能器都是利用壓電元件構(gòu)成的。非接觸式液位儀，包括 超聲傳感器及其控制裝置，控制裝置包括單片智能轉(zhuǎn)換器單元，超聲波發(fā)射、 接收單元等。其存在的不足之處在于，功能單一，控制裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型其目的就在于提供一種超聲液位儀，具有多功能，成本低，換能 器壽命長，安裝、使用、維護(hù)方便的特點(diǎn)。
實(shí)現(xiàn)上述目的而采取的技術(shù)方案，包括超聲傳感器及其控制裝置，控制裝 置包括單片智能轉(zhuǎn)換器單元，超聲波發(fā)射、接收單元，所述的單片智能轉(zhuǎn)換器
單元的CPU采用ADuC812。以下結(jié)合附圖
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。 附圖為本裝置電原理結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例，如圖所示，包括超聲傳感器及其控制裝置，控制裝置包括單 片智能轉(zhuǎn)換器單元，超聲波發(fā)射、接收單元，所述的單片智能轉(zhuǎn)換器單元的CPU 采用ADuC812。
所述的控制裝置還包括溫度測量單元，時鐘值班單元，鍵盤輸入、液晶顯 示單元。
所述的控制裝置電源還包括太陽能電源以及與其相連接的蓄電池。
由CPU控制超聲發(fā)射電路，通過超聲傳感器發(fā)射超聲脈沖波，該脈沖波遇
到被測液面后，反射到超聲傳感器，CPU通過測量發(fā)射、接收之間超聲波往返
的傳播時間t(秒)，來計算測量距離h: h=l/2'vt (米)
v為空氣中的聲速，近似公式為v=331.45+0.61T (米/秒)
T為測量時的氣溫rc)，在測距時測量氣溫以修正聲速。
3本裝置由以下模塊組成單片智能轉(zhuǎn)換器單元，超聲波發(fā)射、接收單元，溫 度測量單元，時鐘值班單元，鍵盤輸入、液晶顯示等。
本裝置中，太陽能用來為系統(tǒng)提供工作能源，并存儲電能到蓄電池，方便野 外使用。實(shí)際使用時，可根據(jù)使用地與日常照明電源的遠(yuǎn)近選用交流電。值班 電路根據(jù)所設(shè)定的測量時間間隔，產(chǎn)生上電控制信號，使除打印機(jī)以外的整個 液位計得電工作。打印機(jī)只有在到達(dá)設(shè)定的打印時間才由CPU控制上電打印， 打印測量的時間、液位，打印完畢即關(guān)閉打印機(jī)電源。6位LCD液晶顯示器用
來顯示液位和參數(shù)值。256KBx8字節(jié)的自帶電池保護(hù)的非易失數(shù)據(jù)存儲器 SRAM，用來存儲時間及液位。具有與8051兼容的內(nèi)核的芯片ADuC812作為 核心，控制液位計測量、運(yùn)算處理、顯示、打印、向外傳送數(shù)據(jù)等。超聲傳感 器、超聲發(fā)射、超聲接收，用來測量超聲波往返的傳播時間t (S)。溫度傳感器 用來測量環(huán)境氣溫T rc)。鍵盤輸入用來置入超聲傳感器的安裝高度、時鐘及 測量、打印、存儲液位的時間間隔等參數(shù)。液位計配置與無線數(shù)傳電臺及有線 的RS-232接口，便于用戶配接，方便適時向外傳送測量結(jié)果。
本裝置用ADuC812作為核心，控制液位計測量、運(yùn)算處理、顯示、打印、 向外傳送數(shù)據(jù)等，再加上超聲波發(fā)、收電路以及存儲、顯示等電路組成超聲波 非接觸液位自動測報系統(tǒng)，不僅可減小儀器的體積，更能增加儀器的可靠性、 穩(wěn)定性和實(shí)用性。
系統(tǒng)各組成部分的元器件選擇:
1、單片智能轉(zhuǎn)換器
A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，不同的應(yīng)用場合對其要求不同。用于數(shù)據(jù)采集的 A/D轉(zhuǎn)換器， 一般和計算機(jī)或微處理器結(jié)合在一起使用。隨著單片機(jī)在各種智 能儀器儀表中的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了一些將A/D轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)內(nèi)核集成在一塊 芯片上的數(shù)據(jù)采集芯片，ADuC812就是這樣一種芯片，它具有與8051兼容的 內(nèi)核。
系統(tǒng)中的實(shí)時液位和參數(shù)值的顯示用6位LCD液晶顯示器實(shí)現(xiàn)，并用 TPup-16微型打印機(jī)記錄測量時的時間、液位，方便做成工作日志；同時設(shè)計有 256KBx8字節(jié)的自帶電池保護(hù)的非易失數(shù)據(jù)存儲器SRAM，來存儲時間及液位； 超聲傳感器的安裝高程、時鐘及測量、打印、存儲液位的時間間隔等參數(shù)都是 通過4個功能鍵置入的。為提高液位計的可靠性，設(shè)計有上電復(fù)位、手動復(fù)位 及自復(fù)位(利用ADuC812內(nèi)部的看門狗定時器)；為了能適時向外傳送測量結(jié) 果，液位計設(shè)計有與無線數(shù)傳電臺及有線的RS-232接口，便于用戶配接。2、 時間測量
由ADuC812的P3.3、 P3.4產(chǎn)生出一定頻率的經(jīng)調(diào)制好的矩形超聲波脈沖， 送入超聲波發(fā)射電路，經(jīng)功放、轉(zhuǎn)換電路后由超聲傳感器發(fā)向被測液面，當(dāng)超 聲波遇到液面后被反射回來，在通過超聲波傳感器接收至轉(zhuǎn)換電路并進(jìn)入接收 電路。在接收電路中，回波信號經(jīng)放大、解調(diào)、檢波、整形等后送入ADuC812 的P3.2 口，并產(chǎn)生中斷信號，由計時電路記錄下從發(fā)射超聲波至接收到回波的 時間，即完成了一次的時間測量。
為滿足液位自動測報的需要，液位計的電源值班電路由微功耗的電源變換器 件及邏輯電路等組成，用來根據(jù)所設(shè)定的測量時間間隔，產(chǎn)生上電控制信號， 使除打印機(jī)以外的整個液位計得電工作，打印機(jī)只有在到達(dá)設(shè)定的打印時間才 由CPU控制上電打印，打印完畢即關(guān)閉打印機(jī)電源；當(dāng)液位計每次的測量工作 完成后即由CPU送出掉電控制信號，使除值班電路正常供電外，其余電路全無 電能消耗。
3、 溫度測量
溫度的測量采用ADI公司的集成溫度傳感器AD590來實(shí)現(xiàn)的。AD590為線 性電流輸出lpA/K，正比于絕對溫度；測溫范圍寬-55 + 150°C;線形度好 在測溫范圍內(nèi)非線性誤差小于士0.3"C (M檔)；工作電源范圍寬+4V +30V; 器件本身與外殼絕緣，成本低。根據(jù)AD590的特性及ADuC812的A/D轉(zhuǎn)換精 度計算、測試得出，本電路可測溫度的靈敏度為o.rc。 與現(xiàn)有技術(shù)相比本裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)。
1，本裝置為非接觸式液位自動測報系統(tǒng)，在測量過程中無任何部件觸及 被測物質(zhì)，所以無論液面是流動、波動或是有漂浮物以及有化學(xué)反應(yīng)等都可應(yīng) 用，而且可測粘性及含雜質(zhì)的液體，且與被測介質(zhì)的壓力、溫度、密度、有無 腐蝕性無關(guān)，適應(yīng)范圍廣，可用于工業(yè)原料液位、河面水位等的測量。
2，本裝置控制系統(tǒng)CPU采用ADuC812設(shè)計，因而可實(shí)現(xiàn)多功能，系統(tǒng) 成本低、性能穩(wěn)定可靠，性價比高，測量精度高，換能器壽命長，安裝、使用、 維護(hù)方便。
權(quán)利要求1.一種超聲液位儀，包括超聲傳感器及其控制裝置，控制裝置包括單片智能轉(zhuǎn)換器單元，超聲波發(fā)射、接收單元，其特征在于，所述的單片智能轉(zhuǎn)換器單元的CPU采用ADuC812。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲液位儀，其特征在于，所述的控制裝置還 包括溫度測量單元，時鐘值班單元，鍵盤輸入、液晶顯示單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲液位儀，其特征在于，所述的控制裝置電 源還包括太陽能電源以及與其相連接的蓄電池。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超聲液位儀，包括超聲傳感器及其控制裝置，控制裝置包括單片智能轉(zhuǎn)換器單元，超聲波發(fā)射、接收單元，所述的單片智能轉(zhuǎn)換器單元的CPU采用ADuC812。從而解決了液位測量系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，性價比高，測量精度高的問題。具有成本低，換能器壽命長，安裝、使用、維護(hù)方便的特點(diǎn)。是非接觸測量的理想儀器，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、石油、養(yǎng)殖、冶金、化工、建材等需要測量液位的工業(yè)領(lǐng)域及日常生活。
文檔編號G01F23/296GK201163210SQ200720311190
公開日2008年12月10日 申請日期2007年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月30日
發(fā)明者李曉妮 申請人:九江學(xué)院