[發明專利]一種一體式超聲波物位儀

在審

• 申請號: 202011304331.6
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112345034A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 廖長安
• 申請（專利權）人: 湖南歐柏測控系統有限責任公司
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296;G01F23/00;G01K13/00
• 代理公司: 長沙心智力知識產權代理事務所(普通合伙) 43233
• 代理人: 鄭志德

1.一種一體式超聲波物位儀，其特征在于，其包括主控芯片驅動模塊、信號接收放大模塊、驅動信號放大模塊、探測模塊、電源模塊、信號輸出模塊、和外圍組件模塊；

所述主控芯片驅動模塊由低功耗主控芯片為核心構成，其包括定時器模塊、供電管理模塊、A/D模塊、串口模塊、I/O模塊和SPI模塊；所述定時器模塊用于調制超聲波工作頻率；所述定時器接受主控芯片指令后，輸出檢測信號經驅動信號放大模塊后加載至換能器上；

所述信號輸出模塊包括4-20mA信號模塊和HART信號模塊；

所述電源模塊包括儲能電容、恒流源、升壓電路、穩壓電路和AD421模塊；所述AD421模塊其輸出端分別與4-20mA信號模塊、穩壓電路和升壓電路串聯，其輸入端與SPI模塊連接，用于控制電流信號和電源電壓的輸出；所述AD421模塊與4-20mA信號模塊形成環路電流；所述AD421模塊輸出電壓5V至升壓電路；所述升壓電路輸出12V儲能電壓至恒流源后供給儲能電容；

所述探測模塊包括換能器和溫度傳感芯片；所述換能器用于發射和接收超聲波信號；所述溫度傳感芯片直接嵌入換能器中，用于檢測換能器探頭所在環境的溫度；所述溫度傳感芯片與I/O模塊連接；

所述接收的超聲波信號經主控芯片驅動模塊處理計算得到測量距離值，并轉化為4-20mA對應電流值和數字信號；所述電流值通過SPI模塊傳輸至AD421模塊輸出對應電流值至4-20mA信號模塊；所述數字信號通過串口模塊傳輸至HART信號模塊轉化為HART信號，并加載至4-20mA模塊上，實現遠程數字信號通信；

所述外圍組件模塊包括鍵盤和LCD顯示模塊；所述外圍組件模塊與I/O模塊串聯，用于輸入現場工作指令；

所述低功耗主控芯片通過定時器模塊、驅動信號放大模塊輸出驅動信號至換能器；所述換能器根據驅動信號發射超聲波探測被測物，并接收被測物反射回的信號后，經過信號接收放大模塊返回至主控芯片進行信號處理。

2.根據權利要求1所述的一種一體式超聲波物位儀，其特征在于，所述換能器超聲波探測量程為0.4-8m，采用40kHz頻率作為檢測信號頻率。

3.根據權利要求1所述的一種一體式超聲波物位儀，其特征在于，所述定時器模塊采用PWM工作模式。

4.根據權利要求1所述的一種一體式超聲波物位儀，其特征在于，所述儲能電容為4個25V電壓、3000uF容量電解電容。

5.根據權利要求1所述的一種一體式超聲波物位儀，其特征在于，所述信號接收放大模塊用于將接收到的超聲波信號進行方法和濾波處理。

6.根據權利要求1所述的一種一體式超聲波物位儀，其特征在于，所述HART模塊通過串口模塊與PC機連接，實現儀表與PC機的雙向通道。

7.根據權利要求1所述的一種一體式超聲波物位儀，其特征在于，所述溫度傳感芯片包括高低溫報警功能和CRC校驗功能。