[发明专利]距离测量设备及其相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及距离测量设备及其相关方法。尤其，但并非限制性，本发明 涉及测量储水池、水道或者类似物中液位的设备及其方法。更加具体地，但 并非限制，本发明涉及基于液位测量确定流体流(fluid flow)的设备和方法。

背景技术

超声波经常用来测量到达目标的距离。在许多例子中这个测量是通过从 发射器发射超声波脉冲，然后接着计时多长时间接收到该脉冲从目标的反 射。经常使用收发器，其中发射器既用来生成超声波脉冲也用来接收反射波 脉冲。如果已知被传送的声音脉冲在该介质中声音的速度，脉冲到达目标且 返回来的时间经常被用来计算到该目标的距离。

该技术的准确性受到各个因素的影响，这些因素包括流体成分，一般是 气体，该流体成分形成声音脉冲传播的介质以及介质的温度。如果流体成分 或者温度变化，则声音的速度改变了，而计算则不准确了。

经常需要来测量容器中的液位，而这个液位测量提供了已经使用超声波 来测量距离的一个例子。在一些情况下，例如在蓄水池中，这对确定容器中 的液体的体积很有用。在其他情况下，例如在水槽(flume)或者拦水坝(weir) 的主要构件中，这对确定液体流过该主要构件的速度是很有用的。

除了测量容器或水槽中的液位，还众所周知的使用超声波来测量到目标 的距离，以及将超声波部件加入到装置中，例如碰撞探测器中、距离测量装 置和类似装置中。

在一个特别的应用中，仅通过例子方式给出以便于描述，测量流速正变 得越来越重要，因为公司正被更加严密地监控着他们释放出多少废料而相应 付费。因此希望尽可能的精确。

正如上面阐述的一个确定液位的现有技术是使用超声波脉冲。但是，在 外部环境中，温度在50摄氏度级别，超过了所经历的操作条件，因而空气 中声速也变化。

已经提出了尽量减少这个问题的技术。该技术包括设置温度传感器。但 是，由于从太阳直接发射的热会引起错误的读数，在传感器获得的读数中有 太多的滞后，因此简单地提供温度传感器并没有给出合适的方案。

已知提供防护来遮蔽传感器受到直接的太阳光照射，但是这种防护本身 提供了另一个热量，这个热量增加了传感器的滞后。

还已知通过提供木桩等来提供参考距离。这个参考距离允许任何已经因 温度变化而校正的测量；由于参考距离已知，则可以调整读数直到计算给出 了对于参考距离的正确距离。但是，该技术当在参考距离是正确的时候才是 准确的。外部物件能变成在木桩上的沉积物，例如当发生洪水时外来物体会 沉积在木桩上，冰会形成在木桩上等，所有这些都会严重影响所获取的读数 的准确性。

发明内容

本发明第一个方面提供了一种构建测量到目标的距离的距离测量设备， 该距离测量设备包括第一声音发射器，设置在离目标的第一距离，和第二声 音发射器，设置在离目标的第二距离，其中第一距离和第二距离是不同的， 第一声音发射器和第二声音发射器通过处理电路来控制，且第一声音发射器 和第二声音发射器设置成在使用中发射声音脉冲，从而入射在目标上，并且 该设备还包括至少一个声音接收器，声音接收器设置来接收多个反射的声音 脉冲以及从其生成输出，而所述处理电路设置来接收该输出，确定自第一脉 冲和第二脉冲发射以来的时间，且根据确定的时间生成至目标的距离。

这种设备被认为是有利的，这是由于使用两个传感器允许进行至目标的 距离测量，而这距离测量一般对温度不敏感。

使用两个发射器是有利的，这是由于增加了在系统中的发射功率，该系 统进行少错误而更加免于噪声的距离测量。而且，从至少一个接收器确定距 离被认为是有利的，这是由于这不需要将从一个以上的接收器接收到的信号 进行同步，不需要增加每一个接收器电路所采用的不同的增益的可能性。

一般地，第一声音发射器和第二声音发射器被引起在大概同时发出声音 脉冲，这有助于减少执行的计算的复杂度，以计算至目标的距离。在其他实 施例中，有可能来使得第一声音发射器和第二声音发射器在不同的时间生成 声音脉冲。

方便地，第一和第二传感器被设置来发出超声波。

在一个实施例中，第一和第二传感器中的至少一个或者也有可能两个传 感器均包括收发器；即，这样的装置，被设置来作为接收器和发射器两者的 装置。因此，作为一个发射器的这样的同一装置可被设置为接收器。这种装 置由于可在更加压缩的空间内提供所需的功能而很方便。