[實用新型]一種基于TOF技術(shù)的液位開關(guān)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820699645.2
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN208109221U
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設計）人: 毛臻
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第五十八研究所
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296
• 代理公司: 總裝工程兵科研一所專利服務中心 32002
• 代理人: 張婉

本實用新型提供了一種基于TOF技術(shù)的液位開關(guān)，屬于工業(yè)傳感器與工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域。所述基于TOF技術(shù)的液位開關(guān)包括信號控制電路板、超聲波發(fā)射頭、超聲波接收頭和溫度傳感器；其中超聲波發(fā)射頭用于把電能轉(zhuǎn)換成聲波能；超聲波接收頭用于把聲波能轉(zhuǎn)換成電信號；溫度傳感器用于在探測過程中進行溫度補償。利用TOF器件和微控制單元，在探測接收端信號強弱的同時，測量發(fā)射端到接收端的聲波飛行時間，并使用溫度傳感器進行溫度補償。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及工業(yè)傳感器與工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于TOF技術(shù)的液位開關(guān)。

背景技術(shù)

液位開關(guān)主要用于冷凍空調(diào)、食品加工、空油壓機械、造船、石油化工、飲料等行業(yè)，其作用主要是對液體容器的單點液位進行自動化檢測與控制。常見的液位開關(guān)按照不同的檢測原理分主要有浮球式、光電式、音叉式、電容式和磁致伸縮等。最近出現(xiàn)的超聲波式液位開關(guān)，主要是依據(jù)空氣和液體兩種不同介質(zhì)對超聲波的傳輸聲阻抗不同，從而判斷傳輸路徑中是否有液體填充。和其他液位開關(guān)相比，超聲波液位開關(guān)的液位測試只與被測介質(zhì)的聲阻抗參數(shù)有關(guān)，與介質(zhì)的粘度無關(guān)，因此克服了其他液位開關(guān)受介質(zhì)粘度影響的缺點。

目前的超聲波液位開關(guān)有兩種，一種是安裝于液體容器頂端，可以進行連續(xù)測量的非接觸式多點液位計，另一種是安裝于容器側(cè)壁的接觸式單點液位計，兩種超聲波液位開關(guān)雖然都是利用超聲波傳感器發(fā)射和接收超聲波信號進行探測，但原理不同：前者超聲波脈沖由傳感器（換能器）發(fā)出，聲波經(jīng)液體表面反射后被同一傳感器接收或超聲波接收器接收，再經(jīng)過壓電晶體轉(zhuǎn)換成電信號，并通過聲波的發(fā)射和接收之間的時間差來計算傳感器到被測液體表面的距離，該種超聲波多點液位開關(guān)由于采用非接觸的測量，被測介質(zhì)幾乎不受限制，可廣泛用于各種液體高度的測量；后者是利用聲波在氣體中和液體中傳播時的衰減不同，聲波發(fā)射器發(fā)射的弱信號在空氣中傳播時接收器幾乎沒有信號，而在液體中傳播時接收器信號很強，通過檢測聲波接收信號的大小或強度可以用來檢測液位。但是現(xiàn)有的超聲波液位開關(guān)精度不高，液體的粘稠度和溫度對聲波信號強弱影響不同，測量結(jié)果往往會受到影響。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種基于TOF技術(shù)的液位開關(guān)，以解決現(xiàn)有的液位測量受液體粘稠度、溫度影響的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種基于TOF技術(shù)的液位開關(guān)，包括：

信號控制電路板；

超聲波發(fā)射頭，用于把電能轉(zhuǎn)換成聲波能；

超聲波接收頭，把聲波能轉(zhuǎn)換成電信號；

溫度傳感器，在探測過程中進行溫度補償。

可選的，所述信號控制電路板包括相互連接的集成電源管理電路、微控制單元和TOF器件。

可選的，所述集成電源管理電路用于完成寬動態(tài)范圍的電壓轉(zhuǎn)換；所述微控制單元用于控制整個系統(tǒng)的初始化配置；所述TOF器件用于計算信號發(fā)射開始到接收中的時間間隔并把該信息反饋給所述微控制單元。

可選的，所述基于TOF技術(shù)的液位開關(guān)還包括不銹鋼外殼，所述信號控制電路板、所述超聲波發(fā)射頭、所述超聲波接收頭和所述溫度傳感器均在所述不銹鋼外殼內(nèi)部。

可選的，所述超聲波發(fā)射頭的發(fā)射面正對所述超聲波接收頭的接收面，并一體化成型于所述不銹鋼外殼內(nèi)部。

可選的，所述所述超聲波發(fā)射頭和所述超聲波接收頭的材質(zhì)均為壓電陶瓷。

在本實用新型中提供了一種基于TOF技術(shù)的液位開關(guān)，包括信號控制電路板、超聲波發(fā)射頭、超聲波接收頭和溫度傳感器；其中超聲波發(fā)射頭用于把電能轉(zhuǎn)換成聲波能；超聲波接收頭用于把聲波能轉(zhuǎn)換成電信號；溫度傳感器用于在探測過程中進行溫度補償。利用TOF器件和微控制單元，在探測接收端信號強弱的同時，測量發(fā)射端到接收端的聲波飛行時間，并使用溫度傳感器進行溫度補償。

附圖說明