[實用新型]智能液位傳感器

無效

• 申請號: 200620124925.8
• 申請日: 2006-11-03
• 公開（公告）號: CN200962051Y
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 郭建甲;范新南
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296;G01S15/08;G08C17/02;G08C19/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本實用新型涉及一種傳感器，尤其涉及一種液位信號參數測量的智能傳感器。

背景技術

液位測量在水利部門和氣象部門以及化工等領域有著廣泛的應用。其中超聲波測量是一個重要的方法。超聲波液位測量有許多優點：它不僅能夠定點和連續測液位，與其他測位技術相比，它不需要特別防護，安裝和維護較方便，而且結構、方法都較簡單，價格低廉。

在超聲波液位測量技術中，應用最廣泛的是超聲波脈沖回波方法。當聲波從一種介質向另一種介質傳播時，在兩種密度不同、聲速不同的介質的分界面上，傳播方向便發生改變。即一部分被反射，一部分折射入相鄰介質內。由于兩種介質的密度相差懸殊，聲波幾乎全部被反射。

因此，由發射傳感器發出超聲波脈沖，傳到液面經反射后返回接收傳感器，測出超聲波脈沖從發射到接收到所需的時間，根據媒質中的聲速，就能得到從傳感器到液面之間的距離，從而確定液位。見參考資料：儀表技術與傳感器2005年第11期，基于超聲波傳感器的無線液位測量系統；儀表技術與傳感器2004年第1期，基于單片機的液位測量系統。

現有技術的超聲波液位測量在實際使用過程中主要存在以下缺陷：

1、由于超聲波傳播速度受溫度的影響，必須對超聲波傳感器測量結果進行溫度補償，必須增加溫度采集單元。

2、如果測量的介質發生改變時，超聲波傳感器測量結果也必須進行相應的更改，需要人為標定。

3、超聲波傳感器尚不能夠對環境溫度、濕度、介質的變化進行自適應的調節。

隨著現場總線技術的發展，提出以現場總線輸出的智能傳感器，其可降低成本、提高靈活性，是當今傳感器發展的方向。

發明內容

本實用新型提供一種智能液位傳感器，它的目的是為了克服現有液位傳感器不能夠對對環境溫度、濕度、介質成分的變化進行自動適應的不足，以滿足各種不同測量環境的需要。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種智能液位傳感器，由傳感器和傳感器控制單元構成，其特征是：

所述的傳感器包括兩個超聲波發射傳感器和一個超聲波接收傳感器構成的距離測量傳感器；所述的傳感器控制單元包括：與距離傳感器電連接的信號調理單元、順序連接在信號調理單元后的微控制器單元和CAN總線通訊單元。

所述信號調理單元包括與微控制器連接的微分電路、與發射傳感器連接的驅動電路、順序電連接在超聲波接收傳感器和微控制器之間的放大電路單元、比較電路單元、單穩觸發電路單元。

所述微控制器包括一單片機集成芯片和設置在微控制器復位端的復位電路以及設置在微控制器時鐘輸入端的晶振電路組成。

所述CAN總線通訊單元由分別設置在CANRX和CANTX端的光電隔離電路芯片和CAN總線驅動電路集成芯片連接成。

且所述兩個超聲波發射傳感器之間設置5-25cm的差距。這樣可以保證測到的距離有一定的差別，且這個差別是固定的。

上述智能液位傳感器工作時，所述微控制器發出的脈沖信號經過微分電路之后變成一標準的脈沖信號，然后通過驅動電路形成脈沖信號，再由該信號去驅動兩個超聲波發射傳感器；所述超聲波接收傳感器的回波信號經過放大電路單元之后，再經過比較電路單元形成一個脈沖信號觸發單穩態觸發電路單元，最后回波信號進入微控制器分析處理。

在上述的智能傳感器中采用CAN(Controller?Area?Network)總線作為該傳感器的串行控制總線。由于CAN總線具有通訊速率高、實時性好、帶負載能力強、可靠性及抗干擾能力好、總線利用率高及硬件成本低等優點，非常適于檢測、控制等分布式網絡的通訊。

在本實用新型中既要保證采樣數據的完整性，同時要使CAN總線的傳輸速率達到最大。因此，CAN總線的數據處理設計成完全的中斷驅動，當CPU處理前臺任務時，CAN總線可在后臺傳輸，同時規定采樣中斷優先級高于總線中斷優先級，即在采樣時不被總線中斷打斷，以保證采樣過程的完整性。后臺(中斷服務程序)和前臺主程序循環之間的數據交換采用事件標志和數據緩沖區來實現。總線數據和傳感器數據采集由中斷服務程序完成，根據中斷標志來判斷中斷源，進入相應的中斷分支處理，同時置事件標志。系統主程序通過查詢事件標志專注于數據處理而不用關心總線數據的傳輸和數據采集過程。