[发明专利]超声波液位计的模拟测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声波液位计领域，尤其涉及一种超声波液位计的模拟测试方法。

背景技术

由于超声波液位计发射功率大,测量精度高使其得到越来越广泛应用. 超声波物位计的工作原理是由换能器（探头）发出高频超声波脉冲遇到被测介质表面被反射回来，部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号。超声波脉冲以声波速度传播，从发射到接收到超声波脉冲所需时间间隔与换能器到被测介质表面的距离成正比。此距离值S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示：S=C*T/2。在测试超声液位计时,为了升降容器内的液位, 一般采用对透明容器用水泵注水和排水的方法,对于大容积的容器,注水和排水时间较长, 液位定位稳定时间长,导致时间的浪费,同时大功率的水泵运行时噪音很大,产生环境噪声,并且液位的实际值也不精确,只是凭肉眼观察,不能精确测试出液位计的准确度。因此针对超声波测量液位原理,有必要设计一种精确模拟容器内物料液面位置,并快速定位位置的低噪音测试系统.使对超声波液位计的测试不需要实际物料液位也可以准确完成,并且不产生环境噪音。

发明内容    

本发明是针对现有技术的不足，提供了一种超声波液位计的模拟测试方法，该方法可以有效地解决用注排水方法测试超声波液位计时噪音大,液位定位时间长,液位值不精确等问题,使超声波液位计的测试在没有实际物料的情况下也能实现。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种超声波液位计的模拟测试方法，采用了如下装置，该装置包括开口容器以及悬置在容器开口上方的超声波液位计，所述容器内设有液面模拟装置，所述容器的底面下端设有步进电机，所述步进电机的电机螺旋丝杆穿过容器的底面伸入容器内与容器内的液面模拟装置固定连接，所述步进电机与步进电机驱动器连接，所述步进电机驱动器与PLC模块连接，所述PLC模块分别与超声波液位计、触摸屏连接；

采用上述系统实现超声波液位计功能模拟测试的方法，包括以下步骤：

首先，在触摸屏上设置相关参数，包括初始液位值、模拟液位值、量程、步进电机行进速度，并传递给 PLC模块，通过触摸屏启动自动测试，PLC模块比较模拟液位值与初始液位值，计算两者的差值，根据差值正负确定步进电机旋转方向以及输出到步进电机的脉冲个数，步进电机根据设定的步进电机行进速度行进，待步进电机行进到位后，超声波液位计测量液面模拟装置的液位，PLC模块通过RS232接口读取超声波液位计的液位测量值与设定的模拟液位值进行比较，判断得出液位计的测量准确度，并传输到触摸屏显示。

步进电机行进速度不能超过0.2m/S。

所述步进电机采用直线步进电机。

所述触摸屏上设有手动、自动转换按钮，用于控制PLC模块进行手动模式与自动模式之间的切换， PLC模块位于手动模式时，用于手动驱动步进电机正转或反转，用于设置液面模拟装置的初始液位位置，PLC模块位于自动模式时，用于自动完成超声波液位计功能模拟测试。

所述触摸屏采用型号为TK6070I的触摸屏。

所述PLC模块采用型号为FX3U的PLC。

所述液面模拟装置为一金属圆盘，该金属圆盘固定在步进电机的电机螺旋丝杆上。

所述金属圆盘通过紧固螺母固定在步进电机的电机螺旋丝杆上。

在触摸屏上设置的相关参数还包括最高液位值，最高液位值与超声波液位计底部的超声波发送端之间的距离区域为超声波液位计测试盲区，所述初始液位值、模拟液位值均小于最高液位值。

本发明采用上述技术方案的有益效果为：本发明采用触摸屏设置液位计测量参数,根据这些参数,用PLC驱动步进电机带动容器内金属圆盘作正向或反向运动,模拟液位的上升和下降。液位计发射的超声波遇到金属圆盘后反射被液位计接收,实现用金属圆盘模拟实际液位。同时,PLC通过RS232接口与液位计实时通信,液位计将测得的液位值传送给PLC,由PLC传输给触摸屏显示。由于步进电机的步进精度很高,可以实现0.02毫米的步进。因此相比于容器内注水或排水的方法测液位, 由于步进电机运行噪音很小，定位准确，快速，本方法配合本发明的系统可以实现高精度液位值给定,低噪音,快速定位,并且不需要注入实际物料。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明的步进电机与金属圆盘的安装示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明的方法流程图；

图5为超声波测液位示意图。