[實用新型]一種超聲波泥水界面測量裝置

有效

• 申請號: 201720168333.4
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN206540870U
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 任宏剛
• 申請（專利權）人: 天健創新（北京）監測儀表股份有限公司
• 主分類號: G01N29/024
• 分類號: G01N29/024;G01N29/24;G01N29/44
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立,姜海榮

技術領域

本實用新型涉及超聲波測量領域，尤其涉及一種超聲波泥水界面測量裝置。

背景技術

水處理過程中的沉淀池其泥層厚度是重要的過程控制參數，一般采用泥水界面計進行測量。常見的泥水界面計有兩種，一種是光電式測量方式，其結構比較復雜，使用維護工作量大，實際中很少采用；一種是超聲波泥水界面計，實際中部分場合使用效果不佳，主要是由于泥層情況復雜，有些泥水明顯分層，界面清晰；有些泥層從低濃度逐漸過度到高濃度，界面不清晰；還有些浮泥超聲反射信號很微弱，導致測量的超聲波信號動態范圍大，信噪比差。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種超聲波泥水界面測量裝置，本實用新型采用發射增益控制技術，在優先提高信噪比的前提下大大提高了信號的動態范圍和泥層分辨能力，從而能夠適應更多的工況。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：一種超聲波泥水界面測量裝置，包括中央處理單元、換能器驅動電路、換能器、第一限幅電路、第二限幅電路、第一差分放大電路、第二差分放大電路和檢波電路；所述中央處理單元，與所述換能器驅動電路連接，用于控制所述換能器驅動電路驅動所述換能器發射超聲波信號；所述第一限幅電路，與所述換能器連接，用于對所述換能器輸出的回波信號進行限幅；所述第一差分放大電路，與所述第一限幅電路連接，用于對所述第一限幅電路的輸出信號進行差分放大；所述第二限幅電路，與所述第一差分放大電路連接，用于對所述第一差分放大電路的反饋信號進行限幅；所述第二差分放大電路，與所述第一差分放大電路連接，用于對所述第一差分放大電路的輸出信號進行差分放大；所述濾波電路，與所述第二差分放大電路連接，用于對所述第二差分放大電路的輸出信號進行濾波；所述檢波電路，與所述第二差分放大電路連接，用于對所述第二差分放大電路的輸出信號進行檢波；所述中央處理單元，還與所述檢波電路連接，用于根據檢波電路的輸出信號獲得泥水界面狀況。

本實用新型的有益效果是：

1、第一限幅電路能夠對較大的回波信號進行限幅，為第一差分放大電路提供過壓保護，而對于較小的回波信號則完整保留，提高了信噪比；

2、第一差分放大電路的反饋部分采用限幅電路對反饋信號進行限幅的方式，能夠實現對回波信號的非線性放大，有利于正確分析泥水界面。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，還包括濾波電路；所述濾波電路，與所述第二差分放大電路連接，用于對所述第二差分放大電路的輸出信號進行濾波；所述檢波電路，與所述濾波電路連接，用于對所述濾波電路的輸出信號進行檢波。

采用上述進一步方案的有益效果是，阻止特定頻率的噪音信號，提高信噪比。

進一步，所述換能器驅動電路包括場效應管驅動電路、直流放大電路、變壓器和場效應管；所述場效應管驅動電路，與所述場效應管的柵極連接，用于根據中央處理單元輸入的方波信號驅動所述場效應管的通斷；所述場效應管的漏極和所述直流放大電路的輸出端分別與所述變壓器的原邊連接，所述變壓器的副邊分別與所述換能器連接，所述變壓器用于在所述場效應管導通時將所述直流放大電路的輸入信號的電壓放大后輸出至所述換能器。

采用上述進一步方案的有益效果是，通過變壓器原邊直流電壓的變化實現了發射功率的調整，實現方法簡單可靠性高，避免采用固定功率的發射容易導致小范圍測量時多次回波的誤判和飽和的問題，另外采用變壓器實現了強弱電隔離。

進一步，所述第一限幅電路包括電阻R1、電阻R2、二極管D1和二極管D2；所述電阻R1的一端連接換能器的接收端的正輸入端，另一端分別連接二極管D1的陽極和二極管D2的陰極，二極管D1的陰極和二極管D2的陽極分別連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接換能器的接收端的負輸入端。

采用上述進一步方案的有益效果是，當二極管D1和二極管D2的分壓大于其導通電壓時，能夠對較大的發射信號和池底等回波信號起到雙向限幅的作用，從而將第一差分放大電路的輸入電壓限制在一定范圍內，起到過壓保護的作用，當二極管D1和二極管D2的分壓小于其導通電壓時，從而完整保留很小的泥面回波信號，提高了信噪比。

進一步，所述第二限幅電路包括二極管D3和二極管D4；所述二極管D3的陽極和二極管D4的陰極分別與反饋電阻R_f的一端連接，二極管D3的陰極和二極管D4的陽極分別與反饋電阻R_f的另一端連接。