[實(shí)用新型]一種低壓低功耗雙探頭溫度補(bǔ)償型超聲波物位傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520355288.4
• 申請(qǐng)日: 2015-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204881774U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊建平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 志馨通信科技(上海)有限公司
• 主分類號(hào): G01F23/296
• 分類號(hào): G01F23/296
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及低壓低功耗無(wú)線傳感器局域網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線電遙控和測(cè)量系統(tǒng)，以及低壓低功耗測(cè)量傳感器技術(shù)，尤其涉及一種低壓低功耗雙探頭溫度補(bǔ)償型超聲波物位傳感器。

背景技術(shù)

目前，液位測(cè)量大都采用超聲波原理進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，但是所有傳感器均采用標(biāo)準(zhǔn)24伏或4～20毫安供電方式或由工業(yè)作業(yè)電壓轉(zhuǎn)換至超聲傳感器所需電壓經(jīng)行供電完成。按這種工作方式，無(wú)法完成無(wú)線傳感器局域網(wǎng)絡(luò)中的傳感器無(wú)線布局和實(shí)現(xiàn)；本實(shí)用新型給出的低壓低功耗超聲波傳感器采用3伏電池供電模式，配合太陽(yáng)能極板充電，達(dá)到常年免維護(hù)供電和維持傳感器工作。本實(shí)用新型涉及了一種低壓低功耗雙探頭溫度補(bǔ)償型超聲波物位傳感器，用于對(duì)液位距離進(jìn)行校正計(jì)算，按照本實(shí)用新型自行開(kāi)發(fā)的通訊傳輸協(xié)議，無(wú)線傳輸包中包含液位距離、環(huán)境溫度、電池電壓、報(bào)警數(shù)值、以及報(bào)警狀態(tài)等參數(shù)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低壓低功耗雙探頭溫度補(bǔ)償型超聲波物位傳感器，可以廣泛用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中用于采集測(cè)量液位高度，由于采用低壓低功耗設(shè)計(jì)，可以和太陽(yáng)能極板充電配合使用。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種低壓低功耗雙探頭溫度補(bǔ)償型超聲波物位傳感器，其中，包括微處理器、雙探頭，微處理器通過(guò)切換模擬開(kāi)關(guān)控制雙探頭的工作時(shí)序，并產(chǎn)生不同頻率的超聲波信號(hào)，超聲波信號(hào)遇見(jiàn)反射界面后返回由共振響應(yīng)芯片接收，并產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)；還包括返回串行數(shù)據(jù)的數(shù)字溫度芯片。

上述的低壓低功耗雙探頭溫度補(bǔ)償型超聲波物位傳感器，其中，所述微處理器與雙探頭之間設(shè)有功率推挽放大器。

本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果：本實(shí)用新型提供的一種低壓低功耗雙探頭溫度補(bǔ)償型超聲波物位傳感器，內(nèi)置低壓低功耗無(wú)線傳輸模塊和微處理器。采用兩只超聲波探頭，交變產(chǎn)生超聲波信號(hào)并獲取液位反射超聲波信號(hào)，通過(guò)返回時(shí)間計(jì)算液位距離。每秒采集一次溫度數(shù)值，并對(duì)測(cè)量距離進(jìn)行溫度補(bǔ)償。根據(jù)預(yù)置(或通過(guò)遙控設(shè)置)的報(bào)警界限，發(fā)出無(wú)線信號(hào)至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；其無(wú)線數(shù)據(jù)包中給出液位高度、環(huán)境溫度、電池電壓、報(bào)警界限、以及報(bào)警狀態(tài)等參數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型提供的一種低壓低功耗雙探頭溫度補(bǔ)償型超聲波物位傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型系統(tǒng)原理圖。

圖中：

1微處理器2共振響應(yīng)芯片3模擬開(kāi)關(guān)

4功率推挽放大器5反應(yīng)界面6數(shù)字溫度芯片

7雙探頭

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。

本實(shí)用新型公開(kāi)了一款無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)牡蛪旱凸碾p探頭溫度補(bǔ)償型超聲波物位傳感器，內(nèi)置低壓低功耗無(wú)線傳輸模塊和微處理器1。采用超聲波雙探頭7，交變產(chǎn)生超聲波信號(hào)并獲取液位反射超聲波信號(hào)，通過(guò)返回時(shí)間計(jì)算液位距離。每秒采集一次溫度數(shù)值，并對(duì)測(cè)量距離進(jìn)行溫度補(bǔ)償。根據(jù)預(yù)置(或通過(guò)遙控設(shè)置)的報(bào)警界限，發(fā)出無(wú)線信號(hào)至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；其無(wú)線數(shù)據(jù)包中給出液位高度、環(huán)境溫度、電池電壓、報(bào)警界限、以及報(bào)警狀態(tài)等參數(shù)。

本實(shí)用新型提供了一款使用便捷安裝、操作簡(jiǎn)單、安全可靠的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)某暡▊鞲衅鳌?/p>

1、具有溫度補(bǔ)償?shù)某暡▊鞲衅髟砼c設(shè)計(jì)。

超聲波液位傳感器利用超聲波具有定向性和靈敏度高等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)低壓供電模式的液位傳感器。本系統(tǒng)采用獨(dú)特的無(wú)線數(shù)據(jù)采集和收發(fā)一體化設(shè)計(jì)。因?yàn)槌暡▽?duì)環(huán)境溫度敏感，本系統(tǒng)采用溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)，通過(guò)數(shù)字溫度芯片測(cè)量環(huán)境溫度，根據(jù)溫度速度曲線對(duì)測(cè)量距離進(jìn)行自動(dòng)校正。超聲波傳感器作用是測(cè)量液位高度，通過(guò)軟件計(jì)算液體體積。

超聲波發(fā)出后遇到反應(yīng)界面5返回，其返回時(shí)間與距離反射界面的距離成正比，距離越近，返回時(shí)間就越短，反之亦然。

如果返回時(shí)間與微處理器1計(jì)數(shù)數(shù)值P成正比例，距離為D，則有如下關(guān)系：

●D＝a×P+b(1)

其中：a,b分別為校正系數(shù)，本發(fā)明中(其中一組系數(shù))，a＝0.0022，b＝-0.027，根據(jù)超聲波原理，超聲波速度對(duì)環(huán)境溫度具有敏感性，溫度越低，傳輸速度減慢，反之亦然。如果假設(shè)環(huán)境溫度為Τ，超聲波速度為V，并假設(shè)常溫20℃下，超聲波速度為(345米/秒)則有：

●V＝0.5615×(Τ-100)+386(2)

●v＝V/345(3)

經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償后的距離d為：

●d＝a×(V/345)×P+b(4)