[發明專利]通用型超聲波液體濃度檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201310149165.0
• 申請日: 2013-04-25
• 公開（公告）號: CN103278561A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 申新建
• 申請（專利權）人: 無錫煤礦機械廠有限公司
• 主分類號: G01N29/024
• 分類號: G01N29/024;G01N29/24
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 馬曉亞

1.一種通用型超聲波液體濃度檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

A、在不同的溫度點針對不同溶劑及溶質進行聲時采樣，并對采樣結果進行分析，獲得聲時與溫度及溶液濃度的對應關系，其中，所述聲時是指超聲波在固定聲程上的傳播時間；

B、獲取被測溶液的實時溫度值及在該溶液中超聲波在固定聲程上的傳播時間，并根據步驟A中聲時與溫度及溶液濃度的對應關系，計算出被測溶液的濃度值。

2.根據權利要求1所述的通用型超聲波液體濃度檢測方法，其特征在于，所述步驟A還包括：

在實驗室環境中對大氣中聲速和純水中聲速分別進行測量，并根據測量結果對系統誤差和聲程誤差進行校正。

3.一種應用權利要求1中所述液體濃度檢測方法的通用型超聲波液體濃度檢測裝置，其特征在于，包括：單片機、輸出光電隔離電路、信號輸出端、場效應管驅動電路、直流升壓電路、高壓脈沖電路、超聲波換能器、溫度傳感器、限幅電路、阻抗匹配電路、放大濾波電路、過零檢測電路、邏輯門電路、信號輸入端、輸入光電隔離電路及液晶顯示屏；

所述單片機與輸出光電隔離電路、輸入光電隔離電路、液晶顯示屏連接，用于向輸出光電隔離電路發送觸發脈沖信號，以及根據輸入光電隔離電路隔離后的方波信號計算聲時，并根據該聲時和溫度傳感器輸出的溫度信號，計算被測溶液的濃度值，輸出給液晶顯示屏顯示；

所述輸出光電隔離電路與單片機連接，用于對單片機輸出的觸發脈沖信號進行隔離處理，并通過信號輸出端輸出給場效應管驅動電路；

所述場效應管驅動電路與信號輸出端連接，用于接收輸出光電隔離電路輸出的信號，產生驅動信號，輸出給直流升壓電路；

所述高壓脈沖電路與直流升壓電路、超聲波換能器連接，用于根據所述驅動信號產生高壓脈沖，輸出給超速波換能器；

所述超聲波換能器為收發一體式超聲波探頭，其在所述高壓脈沖驅動下發射超聲波，并將接收的超聲波回波信號輸出給限幅電路；

所述溫度傳感器與信號輸入端連接，用于實時檢測液體的溫度，并通過信號輸入端將溫度信號輸出給單片機；

所述限幅電路、阻抗匹配電路、放大濾波電路、過零檢測電路、邏輯門電路、信號輸入端及輸入光電隔離電路順序串聯連接，經雙向限幅電路處理后的信號，輸出到阻抗匹配電路和放大濾波電路進行放大濾波，再到過零檢測電路進行零點檢測和比較后輸出方波信號，該方波信號經輸入光電隔離電路隔離后輸出給單片機。

4.根據權利要求3所述的通用型超聲波液體濃度檢測裝置，其特征在于，還包括阻尼電路，所述阻尼電路與超聲波換能器連接。

5.根據權利要求3所述的通用型超聲波液體濃度檢測裝置，其特征在于，還包括按鍵組，所述按鍵組與單片機連接，用于控制單片機進行參數設置和狀態查詢。

6.根據權利要求5所述的通用型超聲波液體濃度檢測裝置，其特征在于，所述按鍵組包括第一按鍵、第二按鍵、第三按鍵及第四按鍵；在某一確定溫度點，同時按下第一按鍵和第四按鍵，該濃度檢測裝置將對空氣中超聲波聲時進行測量，同時按下第二按鍵和第四按鍵，該濃度檢測裝置將對純水中超聲波聲時進行測量，并根據測量結果對系統誤差和聲程誤差進行校正；在某一確定溫度點，同時按下第一按鍵和第二按鍵，該濃度檢測裝置將對溶劑中超聲波聲時進行測量，同時按下第一按鍵和第三按鍵，該濃度檢測裝置將對溶質或某一確定濃度的溶液中超聲波聲時進行測量，并根據測量結果確定聲時與液體濃度之間的對應關系。

7.根據權利要求3所述的通用型超聲波液體濃度檢測裝置，其特征在于，所述阻抗匹配電路包括高輸入阻抗放大器，所述放大濾波電路包括高速運算放大器和帶通濾波器，所述高速運算放大與高輸入阻抗放大器、帶通濾波器連接，所述帶通濾波器與過零檢測電路連接。

8.根據權利要求3所述的通用型超聲波液體濃度檢測裝置，其特征在于，所述過零檢測電路包括過零比較器和滯回比較器，所述過零比較器和滯回比較器并聯連接。

9.根據權利要求3所述的通用型超聲波液體濃度檢測裝置，其特征在于，所述通用型超聲波液體濃度檢測裝置還包括通信端口，上位機通過通訊端口連接單片機，進行參數設置和狀態查詢。

10.根據權利要求3至9之一所述的通用型超聲波液體濃度檢測裝置，其特征在于，所述收發一體式超速波探頭的外殼內壁涂有阻尼材料。