[發(fā)明專利]基于多次回波檢測(cè)的外貼式超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810497425.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN108709605B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳穎;曹可勁;梁桃英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢海盛智創(chuàng)科技有限公司
• 主分類號(hào): G01F23/296
• 分類號(hào): G01F23/296
• 代理公司: 42104 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 黃行軍

1.一種基于多次回波檢測(cè)的外貼式超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括

測(cè)量裝置，安裝于罐體底部，用于根據(jù)主機(jī)的控制信號(hào)發(fā)射超聲波脈沖信號(hào)或接收液面回波信號(hào)、用于將液面回波信號(hào)輸出至主機(jī)；

校準(zhǔn)裝置，安裝于罐體側(cè)面外壁上，用于根據(jù)主機(jī)的控制信號(hào)發(fā)射超聲波脈沖信號(hào)或接收對(duì)面罐壁回波信號(hào)、用于將對(duì)面罐壁回波信號(hào)輸出至主機(jī)；

主機(jī)，用于向測(cè)量裝置發(fā)出發(fā)射超聲波脈或接收液面回波的控制信號(hào)、在接收的液面回波信號(hào)中查找超過(guò)設(shè)定檢波門限的多次液面回波、根據(jù)多次液面回波之間的時(shí)間間隔確定液面回波時(shí)延ΔT1；

用于在罐體液位高度高于校準(zhǔn)裝置安裝高度時(shí)向校準(zhǔn)裝置發(fā)出發(fā)射超聲波脈或接收對(duì)面罐壁回波的控制信號(hào)、在接收的對(duì)面罐壁回波信號(hào)中查找超過(guò)設(shè)定檢波門限的多次對(duì)面罐壁回波、根據(jù)多次對(duì)面罐壁回波之間的時(shí)間間隔確定對(duì)面罐壁回波時(shí)延ΔT2；

用于根據(jù)液面回波時(shí)延ΔT1和對(duì)面罐壁回波時(shí)延ΔT2確定液位高度H。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多次回波檢測(cè)的外貼式超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述在接收的液面回波信號(hào)中查找超過(guò)設(shè)定檢波門限的多次液面回波的過(guò)程包括以下步驟：

步驟1，對(duì)液面回波信號(hào)進(jìn)行處理得到回波包絡(luò)信號(hào)，并確定超聲波脈沖信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻，記為t0，

步驟2，將回波包絡(luò)信號(hào)與設(shè)定的檢波門限進(jìn)行比較，確定回波包絡(luò)信號(hào)中從t0時(shí)刻后第一個(gè)超過(guò)檢波門限的回波上升沿的時(shí)刻t1，并記t0時(shí)刻與t1時(shí)刻之間的間隔時(shí)間為Δt；

步驟3，在距離t1時(shí)刻位置n倍Δt的后續(xù)時(shí)刻查找是否存在超過(guò)設(shè)定檢波門限的多次回波，n＝1,2,……；

步驟4，若存在一個(gè)以上的多次回波，則查找到所述的多次液面回波，并記Δt為液面回波時(shí)延ΔT1；

步驟5，若不存在一個(gè)以上的多次回波，則調(diào)整檢波門限值，重復(fù)步驟1-4，直至查找到所述的多次液面回波為止。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多次回波檢測(cè)的外貼式超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述在接收的對(duì)面罐壁回波信號(hào)中查找超過(guò)設(shè)定檢波門限的多次對(duì)面罐壁回波的過(guò)程包括以下步驟：

步驟1，對(duì)對(duì)面罐壁回波信號(hào)進(jìn)行處理得到回波包絡(luò)信號(hào)，并確定超聲波脈沖信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻，記為T0，

步驟2，將對(duì)面罐壁回波包絡(luò)信號(hào)與設(shè)定的檢波門限進(jìn)行比較，確定回波包絡(luò)信號(hào)中從T0時(shí)刻后第一個(gè)超過(guò)檢波門限的回波上升沿的時(shí)刻T1，并記T0時(shí)刻與T1時(shí)刻之間的間隔時(shí)間為ΔT；

步驟3，在距離T1時(shí)刻位置n倍ΔT的后續(xù)時(shí)刻查找是否存在超過(guò)設(shè)定檢波門限的多次回波，n＝1,2,……；

步驟4，若存在一個(gè)以上的多次回波，則查找到所述的多次對(duì)面罐壁回波，并記ΔT為對(duì)面罐壁回波時(shí)延ΔT2；

步驟5，若不存在一個(gè)以上的多次回波，則改變檢波門限值，重復(fù)步驟1-4，直至查找到所述的多次對(duì)面罐壁回波為止。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多次回波檢測(cè)的外貼式超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述液位高度確定的方法為：

其中，L為校準(zhǔn)裝置所在的罐體壁位置與對(duì)面相同高度的罐體壁位置之間的距離，ΔT1為液面回波時(shí)延，ΔT2為對(duì)面罐壁回波時(shí)延。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多次回波檢測(cè)的外貼式超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：還包括溫度檢測(cè)裝置，安裝于罐體壁上，用于測(cè)量罐體內(nèi)液體的溫度并將所測(cè)的溫度輸出至主機(jī)；

當(dāng)液位低于校準(zhǔn)裝置安裝高度時(shí)，所述主機(jī)根據(jù)液體的溫度依據(jù)介質(zhì)特性和溫度補(bǔ)償公式修正當(dāng)前聲速得到準(zhǔn)確聲速V、根據(jù)液面回波時(shí)延和準(zhǔn)確聲速確定液位高度，所述當(dāng)前聲速為上一次液位高度高于校準(zhǔn)裝置時(shí)確定的聲速或人工設(shè)定的聲速。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多次回波檢測(cè)的外貼式超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述液位高度H確定的方法為：H＝V*ΔT1/2，V為準(zhǔn)確聲速，ΔT1為液面回波時(shí)延。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多次回波檢測(cè)的外貼式超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述溫度檢測(cè)裝置集成于測(cè)量裝置內(nèi)部。