[實用新型]一種用于船舶吃水深度的超聲波測量儀

有效

• 申請號: 201520538513.8
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN204854888U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 鄭永軍;祝增獻;李存軍;王飛;張聰
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 王佳健

技術領域

本實用新型涉及船舶配套測量設備技術領域，特別涉及一種用于船舶吃水深度的超聲波測量儀。

背景技術

船舶貨物載重量計量方式有兩種：岸上卸貨計量和船舶排水量計量。岸上卸貨計量采用皮帶秤、容量罐、流量計等各種計量器具進行直接或間接載重計量，通常精度較高。然而在某些場合，無法安裝岸上卸貨計量裝置，此時船舶排水量計量仍是一種有效的方式。

船舶排水量計量通過測量卸貨前后的船舶吃水深度，并根據《船舶載重與水尺對照表》及船舶的其他資料，來測算船舶裝卸貨物的重量。因此船舶吃水深度的測量準確性直接關系到船舶的貨物載重量計量，關系到貿易交易雙方的利益。目前船舶吃水深度測量可以分為人工測量和自動測量。人工測量指的是由人工根據船舶吃水標線讀取吃水深度數據，這種方法容易受氣候、海浪波動、船體傾斜度、人員主觀因素等影響，精度不高，可追溯性差。

船舶吃水深度自動測量主要有以下幾種方法：吃水深度不同將引起安裝在船體底部水箱的水壓不同，利用壓力傳感器測量水壓并轉化為吃水深度；利用激光反射測距原理測量吃水深度；利用攝像頭拍攝吃水線圖像，并利用圖形自動識別技術讀取吃水深度，上述自動測量方法能避免人工讀取吃水深度的弊端，使得測量結果具有較高的客觀性。

但上述方法中安裝船體底部水箱具有安裝復雜繁瑣的缺點，激光和圖像測量在霧天等惡劣天氣環境下容易造成精度偏差，超聲波測量方法具有縱向分辨率高，適用范圍廣，方向性強，并具備不受光線、煙霧、電磁干擾等因素影響，且覆蓋面較大等優點，超聲波應用在測量船舶吃水深度通常是將超聲波傳感器安裝在船舶吃水標志的上方船舷處，利用超聲波發射測距原理測得船舶甲板到水面的距離，并根據船舶高度來換算成吃水深度。然而在應用超聲波測量船舶吃水深度時，存在兩個主要問題，首先由于超聲波波束與水面接觸處有一定寬度，當水面波動時，這樣過大的水面波束面積將使垂直向下的測距精度下降，造成誤差較大；其次發射的單頻超聲波脈沖時寬越小，則距離分辨率越高，但探測距離較近，所以在船舶卸貨前后船舶甲板到水面距離變化范圍較大時，分辨力下降。

發明內容

針對背景技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種用于船舶吃水深度的超聲波測量儀。

本實用新型包括超聲波傳感器和微控制器，其特征在于：微控制器連接有功率放大驅動電路，功率放大驅動電路驅動所述超聲波傳感器發射超聲波，超聲波遇到水面反射回來的信號依次經過接收電路、前級放大電路、帶通濾波電路和比較整形電路由微控制器接收，微控制器通過GPRS通訊電路與上位機連接。

進一步說，所述微控制器與功率放大驅動電路之間還設置有直接數字式頻率合成器、包絡信號產生電路和線性調節電路，其中直接數字式頻率合成器與微控制器信號連接；線性調節電路與功率放大驅動電路信號連接。

進一步說，所述微控制器連接有按鍵顯示電路。

進一步說，所述微控制器連接有溫度傳感器。

進一步說，所述微控制器采用型號為MSP430F5132的芯片。

進一步說，所述直接數字式頻率合成器采用型號為AD9910的芯片。

本實用新型中的線性調頻信號調制的超聲波具有頻率可線性調節、分辨率高，波束窄、頻率穩定度高等特點，利于解決波束面積過大導致精度下降和單頻超聲波造成分辨率和測距范圍沖突這兩個問題。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例包括超聲波傳感器1和微控制器2，微控制器2連接有功率放大驅動電路6，驅動所述超聲波傳感器1發射超聲波，超聲波遇到水面反射回來的信號依次經過接收電路10、前級放大電路11、帶通濾波電路12和比較整形電路13由微控制器2接收，微控制器2通過GPRS通訊電路4與上位機連接。

所述微控制器2連接有直接數字式頻率合成器9、包絡信號產生電路8和線性調節電路7，該三個電路與所述功率放大驅動電路6連接。

所述微控制器連接有按鍵顯示電路5。可通過按鍵輸入船舶高度，通過顯示電路顯示船舶吃水深度。

所述微控制器連接有溫度傳感器電路3，在實際測量過程中，溫度對超聲波傳播速度影響較大，所以通過溫度傳感器電路3進行溫度補償，使得測量更加準確。

所述微控制器2采用型號為“MSP430F5132”的芯片，該芯片是一個16位單片機，采用Flash技術，支持在線編程，在25MHz晶體驅動下，指令周期短，運算速度快，內部集成硬件乘法器，具有超低的功耗。