[發明專利]基于多次回波檢測的外貼式超聲波液位檢測系統

有效

• 申請號: 201810497425.6
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108709605B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 陳穎;曹可勁;梁桃英
• 申請（專利權）人: 武漢海盛智創科技有限公司
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296
• 代理公司: 42104 武漢開元知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃行軍

本發明公開了一種基于多次回波檢測的外貼式超聲波液位檢測系統。它包括用于發射超聲波脈沖信號或接收液面回波信號的測量裝置，用于發射超聲波脈沖信號或接收對面罐壁回波信號的校準裝置；主機，用于控制測量裝置和校準裝置工作，并根據測量裝置和校準裝置測到的數據確定液位高度。本發明采用了多次回波判定，極大提高了液位判斷的準確性；采用自主式校準和溫度補償兩種校準方式，大幅提高聲速精度，從而使設備適用與絕大部分介質的液罐，獲得毫米級的液位測量精度。

技術領域

本發明屬于罐體液位測量技術領域，具體涉及一種基于多次回波檢測的外貼式超聲波液位檢測系統。

背景技術

液位計是用于測量罐體液位高度的儀器，采用外貼式超聲波探頭進行測量的儀器原理是將超聲波探頭安裝于液罐底部，向液罐發射垂直方向的超聲波脈沖信號，檢測液面回波信號，利用時差法求解液位高度。這里面有兩個的關鍵問題需要解決：一是準確檢測回波，由于罐體型式各異，液體種類繁多，探頭安裝位置原因，超聲波脈沖信號傳導進罐體內部時，不僅會引起混響信號，而且存在多徑效應，出現多個回波，干擾實際液面回波，對準確檢測真實回波造成困難，目前對該問題尚未能很好解決。二是準確獲取聲速，聲速是外貼式超聲波液位計的準確測量的前提，實際中，液罐存儲的介質多種多樣，密度、溫度、壓力各不相同，聲速也相差很大，且會隨著溫度的變化而發生改變，造成很大測量誤差，目前的做法是有的未修正聲速，有的進行簡單的溫度補償，有的增加校準探頭，未能融合使用。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述背景技術存在的不足，提供一種方法簡單、測量精度高的基于多次回波檢測的外貼式超聲波液位檢測系統。

本發明采用的技術方案是：一種基于多次回波檢測的外貼式超聲波液位檢測系統，包括

測量裝置，安裝于罐體底部，用于根據主機的控制信號發射超聲波脈沖信號或接收液面回波信號、用于將液面回波信號輸出至主機；

校準裝置，安裝于罐體側面外壁上，用于根據主機的控制信號發射超聲波脈沖信號或接收對面罐壁回波信號、用于將對面罐壁回波信號輸出至主機；

主機，用于向測量裝置發出發射超聲波脈或接收液面回波的控制信號、在接收的液面回波信號中查找超過設定檢波門限的多次液面回波、根據多次液面回波之間的時間間隔確定液面回波時延ΔT1；

用于在罐體液位高度高于校準裝置安裝高度時向校準裝置發出發射超聲波脈或接收對面罐壁回波的控制信號、在接收的對面罐壁回波信號中查找超過設定檢波門限的多次對面罐壁回波、根據多次對面罐壁回波之間的時間間隔確定對面罐壁回波時延ΔT2；

用于根據液面回波時延ΔT1和對面罐壁回波時延ΔT2確定液位高度H。

進一步地，所述在接收的液面回波信號中查找超過設定檢波門限的多次液面回波的過程包括以下步驟：

步驟1，對液面回波信號進行處理得到回波包絡信號，并確定超聲波脈沖信號的發射時刻，記為t0，

步驟2，將回波包絡信號與設定的檢波門限進行比較，確定回波包絡信號中從t0時刻后第一個超過檢波門限的回波上升沿的時刻t1，并記t0時刻與t1時刻之間的間隔時間為Δt；

步驟3，在距離t1時刻位置n倍Δt的后續時刻查找是否存在超過設定檢波門限的多次回波，n＝1,2,……；

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

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

進一步地，所述在接收的對面罐壁回波信號中查找超過設定檢波門限的多次對面罐壁回波的過程包括以下步驟：