[發明專利]一種基于超聲波的小量程液位測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201410734794.4
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104501909B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 康維新;袁德品;孫盼
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于液位測量技術領域，具體涉及一種基于超聲波的小量程液位測量裝置及測量方法。一種基于超聲波的小量程液位測量裝置，包括用于發射超聲波的壓電陶瓷片、用于接收超聲波的圓形壓電陶瓷片，用于發射和接收超聲波的兩個壓電陶瓷片固定于基板，兩個壓電陶瓷片裸露與被測液體接觸；用于發射超聲波的壓電陶瓷片通過引線與超聲波信號發生器相連，通過超聲波信號發生器驅動發射超聲波；用于接收超聲波的圓形壓電陶瓷片通過引線與信號檢測器相連。本發明克服了0～5cm的測量盲區，可以實現了液位的小量程測量，可用于公路積水量小量程測量。

技術領域

本發明屬于液位測量技術領域，具體涉及一種基于超聲波的小量程液位測量裝置及測量方法。

背景技術

超聲波測液位技術廣泛應用于水文、水利工程和各種礦山、井下等易燃易爆場合觀測液位或倉儲物位檢測等領域，但在目前使用的超聲波測液位技術中，應用最多的是脈沖回波檢測法，其原理是通過超聲波傳感器發射超聲波，并接收從被測目標反射回來的回波信號，確定超聲脈沖從發射到接收的時間，然后再根據超聲波傳播的速度，計算出超聲波傳感器與被測物體之間的距離。例如，中國專利CN102865905A公開的一種超聲波液位計和中國專利CN102679918A公開的一種超聲波米尺都是采用脈沖回波檢測的方法。然而這種方法需要依賴能否精確獲得超聲波在介質中的傳播速度，但是超聲波在介質中的傳播速度與介質材料、環境溫度、濕度等因素有關，因此測量精度有限。而且，由于超聲波發射時的余震，導致超聲波回波檢測法測液位存在至少5cm的盲區，因此，無法實現0～5cm的小量程液位測量，無法用于公路積水量小量程測量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于超聲波的小量程液位測量裝置，本發明的目的還在于提供一種基于超聲波的小量程液位測量方法。

本發明的目的是這樣實現的：

一種基于超聲波的小量程液位測量裝置，包括用于發射超聲波的壓電陶瓷片、用于接收超聲波的圓形壓電陶瓷片，用于發射和接收超聲波的兩個壓電陶瓷片固定于基板，兩個壓電陶瓷片裸露與被測液體接觸；用于發射超聲波的壓電陶瓷片通過引線與超聲波信號發生器相連，通過超聲波信號發生器驅動發射超聲波；用于接收超聲波的圓形壓電陶瓷片通過引線與信號檢測器相連；超聲波信號產生器產生正弦波激勵用于發射超聲波的圓形壓電陶瓷片發射超聲波，超聲波在液體中傳播并衰減，另一個放置在液體底部的用于接收超聲波的圓形壓電陶瓷片接收經過衰減了的超聲波，由于壓電效應產生電壓信號，將用于接收超聲波的圓形壓電陶瓷片產生的電壓信號送至信號檢測器，檢測兩端電壓值所處的判決區間，檢測當前液位的高度值。

一種基于超聲波的小量程液位測量方法，包括：

(1)在液體底部放置一用于發射超聲波的圓形壓電陶瓷片，在液體底部距離用于發射超聲波的圓形壓電陶瓷片距離h放置一同規格的圓形壓電陶瓷片，用于接收經過衰減了的超聲波；

(2)超聲波信號發生器驅動放置在液體底部的壓電陶瓷片產生超聲波，在液體中傳播；

(3)用于接收超聲波的圓形壓電陶瓷片接收到超聲波后由于壓電效應產生電壓U；

(4)將用于接收超聲波的圓形壓電陶瓷片產生的電壓U送至信號檢測器，檢測電壓U所處的判決區間(Ui,Ui+1),從而可以檢測當前液位的高度值hi。

本發明的有益效果在于：克服了0～5cm的測量盲區，可以實現了液位的小量程測量，可用于公路積水量小量程測量。

附圖說明

圖1為本發明的工作原理圖；

圖2為本發明的實現裝置放置的剖面圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步描述。