[实用新型]智能超声波液位测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及远程控制技术领域，具体涉及智能超声波液位测量装置。

背景技术

目前，采用超声波液位测量液体矿井中液位的变化已经广泛应用，超声波液位测量装置是由微处理器控制的数字仪表。在测量中超声波脉冲由发射器发出，声波经液体表面反射后被接收器接收，并由声波的发射和接收之间的时间来计算测量装置到被测液体表面的距离。现有技术中接收到数据信息后传输到自带的接收器，并由仪表显示，不能远观察，具有空间上的局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供智能超声波液位测量装置，它能实现远距离传输液位信息，且具有构造简单、成本低廉、耗能少等特点。

为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案：它包含远程测量器、GSM/CDNA收发硬件平台和上位机，远程测量器过无线与GSM/CDNA收发硬件平台连接，GSM/CDNA收发硬件平台与上位机有线连接。所述的远程测量器包含STC15W254S单片机模块、超声波发射模块、超声波接收模块和GSM/CDNA嵌入式收发模块，STC15W254S单片机模块有三个接口，分别连接超声波发射模块、超声波接收模块和GSM/CDNA嵌入式收发模块。本实用新型成本低、性能稳定、测量精度高、使用方便。

本实用新型的原理：

由于系统采用了新型高效能低功耗单片机来处理信息，使得装置具有外围电路简洁、可靠性较高等特点。增强了系统的功能，减化了主控制器外围的电路，提高了电路的可靠性。又因为系统由RS485通讯传输到基站再通过以太网，还可以把信息直接由井下传送到地面的总调度室，供集中监控和处理。

液位信息采集电路包括超声波发射和接收电路、温度传感器。其中温度传感器嵌入在微处理器内。超声波发射电路主要由微分电路和驱动电路组成。CPU发出的脉冲信号经微分电路变成标准的脉冲信号，然后通过可控硅去控制高压，形成高压脉冲。高压脉冲驱动超声波探头，探头把电能转换成机械能，产生超声波。超声波脉冲信号接收电路包括接收信号的限幅、放大、比较、单稳态触发等环节，形成一个窄脉冲信号。超声波传播速度受温度的影响，精确的测量需要温度补偿。

键盘输入接口电路和L C D显示接口电路构成人机交互接口电路，智能型传感器通常都有液晶显示和手动操作按钮，LCD显示器显示液位数据信息，按键输人用来选择工作模式。

本实用新型具有以下有益效果：

智能型超声波液位测量装置是在超声波液位测量装置的基础上，使用微处理器作为控制核心而研制开发的，具有传统超声波液位测量装置所不具有的特点：

1.测量精度高。测量精度取决于智能液位测量装置控制芯片的计数频率，通过修改计数频率可以修改测量的精度，另外，液位测量装置的测量精度与温度有直接的关系，该智能型超声波液位测量装置可进行温度补偿，提高了测量的精度。

2.具有诊断功能。可以设定超声波在1秒钟接收有效回收次数，若未收到该次数的有效回波，认为接收或发送系统异常，给出异常信息。

3.具有计算、补偿功能。采用一定的算法，将各次测量的结果排序，取中间的一些数值，求其平均值，并将温度值进行补偿计算。

4.具有强大的通讯功能。液位信息为数字量，将数字量转变成4～20毫安模拟量输出，模拟电流量有利于传输，抗干扰能力强；将液位信息通过异步串行通讯传给上位机；以太网数据传输，实现远距离传输液位信息。

综上所述，智能型超声波液位测量装置是将单片机、嵌人式系统引入仪表，开发出的智能型液位测量装置，它突破了传统传感器的单一功能，具有自动测量、高精度、功能扩展容易、与外部通讯强大的功能，完全能适应煤矿控制体系的网络化、集成化、智能化发展的要求。

附图说明：

图1为本实用新型测量液位原理示意图；

图2为本实用新型的智能型超声波液位测量装置的系统框图。

具体实施方式

参照图1-2，它包含远程测量器、GSM/CDNA收发硬件平台和上位机，远程测量器过无线与GSM/CDNA收发硬件平台连接，GSM/CDNA收发硬件平台与上位机有线连接。所述的远程测量器包含STC15W254S单片机模块、超声波发射模块、超声波接收模块和GSM/CDNA嵌入式收发模块，STC15W254S单片机模块有三个接口，分别连接超声波发射模块、超声波接收模块和GSM/CDNA嵌入式收发模块。

计算：在超声波测距中，发射端得到输出一系列脉冲方波信号，脉冲宽度为发射超声波的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即被反射回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时，超声波在空气中的传播速度为C，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离L，即：L＝Ct/2。