專利名稱：高精度超聲波液位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種超聲波測量液位的儀表。
目前，測量液位有多種方法，其中超聲波測量液位是非接觸式測量，因沒有運動的機械部件，所以可靠性好，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但是，超聲波在傳播過程中受壓力，溫度等條件的影響，傳播速度變化較大，在實際應用中一般是測量精度不高。為提高超聲波測量液位的精度，國外有的采取對溫度、壓力等參數(shù)進行補償修正，這樣使儀器的結(jié)構(gòu)復雜，成本較高。
本實用新型的目的是針對目前存在的問題，設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低的高精度超聲波液位儀。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的高精度超聲波液位儀由超聲發(fā)射傳感器1、超聲接收傳感器2、反射板3、控制器4、傳輸電纜5、殼體6和密閉容器7組成。超聲發(fā)射傳感器1和超聲接收傳感器2并排裝在殼體6的頂端，密閉容器7的底部，與兩個傳感器1和2相對，反射板3裝在殼體6的底面上，控制器4裝在殼體6頂端的密閉容器7中。傳輸電纜5與控制器4相連，并從密閉容器7中引出。
高精度超聲波液位的工作原理是由超聲發(fā)射傳感器1發(fā)出超聲波，該超聲波向下傳播過程中有一小部分被反射板3反射回來，并被超聲接收傳感器2第一次接收。未被反射的超聲波繼續(xù)向下傳播，直到被液面9反射回來，再被超聲接收傳感器2第二次接收(圖3)。因為反射板3與超聲傳感器的距離是已知的，且固定不變的，所以根據(jù)超聲發(fā)射傳感器1發(fā)出信號到第一次被接收的時間及超聲傳感器與反射板3之間的距離經(jīng)單板機80C31運算即可得出該使用環(huán)境下的超聲波傳播速度。再跟據(jù)超聲傳感器從發(fā)出信號到第二次被接收的時間及已求得的該使用環(huán)境下的超聲波傳播速度，經(jīng)單板機80C31運算即可得出超聲流傳感器到被測液面的距離。本儀器安裝后，因為超聲波傳感器與被測容器8的底部距離是固定的，所以單板機80C31可以求出液面高度，并通過計算機的顯示器顯示出來。
本實用新型較好地解決了普通超聲波液位儀計算精度不高的問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安裝使用方便等優(yōu)點。
圖1是高精度超聲波液位儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是高精度超聲波液位儀的控制器電氣原理圖；圖3是高精度超聲波液位儀使用時的安裝示意圖。
圖中，1－超聲發(fā)射傳感器，2－超聲接收傳感器，3－反射板，4－控制器，5－傳輸電纜，6－外殼，7－密封容器，8－被測容器，9－被測液面。
以下結(jié)合附圖所示的實施例對本實用新型做進一步說明高精度超聲波液位儀的控制器主要由超聲發(fā)射電路、超聲接收電路、單板機80C31、地址鎖存器74HC373、程序存儲器27C64和串行通訊集成電路ICL232組成，電源Vcc由電纜5提供，串行通訊集成電路ICL通過電纜5與計算機的顯示器相接。電路中各元件均為已知技術(shù)。超聲發(fā)射電路由超聲發(fā)射傳感器1與電容和兩個反相器構(gòu)成，其輸入端與單板機80C31的I／O口P3.4相接。超聲接收電路由超聲接收傳感器2和放大器組成，該放大器為LM324運算放大器，超聲接收電路的輸出端與單板機80C31的外中斷口
相接。地址鎖存器74HC373輸入端與單板機80C31的ALE、PO相接，程序存儲器27C64與單板機80C31的P2、PSEN、PO和74HC373的輸出端相接。
工作時，第一步由控制器4驅(qū)動超聲發(fā)射傳感器1發(fā)出超聲波，同時啟動控制器4中單板機80C31的計時器，超聲發(fā)射傳感器1發(fā)出的超聲波有一小部分被反射板3反射回來，并被超聲接收傳感器2接收，同時記錄下計時器所計時間，我們用T1表示。這樣T1就是超聲波在超聲傳感器與反射板3之間往返傳播所用的時間。因為超聲傳感器與反射板3之間的距離是固定不變的，我們用h表地，所以超聲波在該使用環(huán)境下的傳播速度V可以由控制器4中的單板機80C31根據(jù)V＝2h／T1，計算出這樣就得到使用環(huán)境下的超聲傳播速度V。
第二步，未被反射回的大部分超聲波繼續(xù)向下傳播，直到被液面9反射回來再次被超聲接收傳感器2接收，這時計時器所計時間就是超聲波在超聲傳感器與被測液面9之間的往返傳播時間，我們用T2表示，因此，超聲流傳感器與被測液面9之間的距離H1，可以由公式H1＝VT2／2求出。
參照圖3，8是被測容器，6是本實用新型的殼體所在位置，由于我們已測量出超聲傳感器至被測液面的距離H1，又因超聲傳感器到被測容器的底部距離H2是已知的，所以H＝H2－H1，這樣單板機80C31可算出液位高度H，最后控制器4通過串行通訊集成電路ICL232并通過傳輸電纜與將數(shù)據(jù)傳輸給計算機并在顯示器上顯示出來。
權(quán)利要求1.一種高精度超聲波液位儀，由超聲發(fā)射傳感器(1)、超聲接收傳感器(2)組成，其特征在于它還有一個反射板(3)、控制器(4)、傳輸電纜(5)、殼體(6)和密閉容器(7)；超聲發(fā)射傳感器(1)和超聲接收傳感器(2)并排裝在殼體(6)頂端密閉容器(7)的底部；反射板(3)裝在殼體(6)的底面上；控制器(4)裝在殼體(6)頂端的密閉容器(7)中；傳輸電纜(5)與控制器(4)相連，并從密閉容器(7)中引出。
2.按權(quán)利要求1所述的高精度超聲波液位儀，其特征在于所說的控制器(4)由超聲發(fā)射電路、超聲接收電路、單板機80C31、地址鎖存器74HC373、程序存儲器27C64和串行通訊集成電路ICL232組成，電源Vcc與電纜(5)中的電源線相接；串行通訊集成電路ICL通過電纜(5)與計算機的顯示器相接；超聲發(fā)射電路由超聲發(fā)射傳感器(1)與電容和兩個反相器構(gòu)成，其輸入端與單板機80C31的I／O口P3.4相接；超聲接收電路由超聲接收傳感器(2)和放大器組成；該放大器為LM324運算放大器；超聲接收電路的輸出端與單板機80C31的外中斷口
相接；地址鎖存器74HC373輸入端與單板機80C31的ALE、PO相接，程序存儲器27C64與單板機80C31的P2、PSEN、PO和74HC373的輸出端相接。
專利摘要本實用新型公開了一種高精度超聲波液位儀，主要由超聲傳感器、反射板3和控制器4構(gòu)成。超聲發(fā)射傳感器1和超聲接收傳感器2并排安裝在殼體6的上方，反射板3裝在殼體6的下方。控制器4裝在殼體6頂端的密閉容器7中。傳輸電纜5與控制器4相連，并從密封容器7中引出。與現(xiàn)有超聲波液位儀相比，本實用新型的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低、測量精度高。
文檔編號G01F23/28GK2165426SQ93204728
公開日1994年5月18日 申請日期1993年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月25日
發(fā)明者馬伯云, 曹桂華 申請人:馬伯云