[发明专利]一种利用成对超声波传感器进行液位监测装置及方法

说明书

本发明涉及一种利用成对超声波传感器进行液位监测装置及方法，属于传感器、超声测量和液位监测技术领域。技术方案是：超声传感器成对匹配，全部布置在排水井内，成对匹配的超声传感器，沿水平方向匹配布置；所述超声传感器的数量为一对以上，超声传感器通过信号线缆（5）与信号处理主机（3）相连接；超声传感器和信号处理主机均为微功耗，采用电池供电，无需外接电源。本发明整体简化了液位监测设备，安装、维护方便，成本低，操作方便，可靠性高；电池供电可以长期、高频率进行液位监测，不需要测量现场提供外接电源，解决了现场实际应用问题。

技术领域

本发明专利涉及一种利用成对超声波传感器进行液位监测装置及方法，特别是利用超声检测技术监测城市排水系统液位高度的装置及方法，属于传感器、超声测量和液位监测技术领域。

背景技术

目前，随着经济和社会的发展，人类对生活环境的要求也越来越高。但是一些自然灾害如洪水、干旱会直接破坏人类的生活环境。例如：很多城市遇到雨季经常出现排水不畅，从而导致物质受损。究其原因有地下排水管路设计不合理问题，也有对各排水井（排水井、雨水井等统称排水井）监测不利，没有及时采取有效措施有关。已有技术中，对于液位检测或监测，采用普通液位计配合远传就可以解决，普通液位计主要有两种：超声波液位计和静压液位计。但是，超声波液位计通过布置在液位上方的超声波传感器向液面发射超声波，根据反射波得出液面位置，对城市排水系统的监测需要长期高频率进行，由于超声波是在空气中传播，达到液面，要求发射的频率比较低，功耗大，电池供电不能满足长期使用的要求（频繁更换电池浪费人力物力，增加成本），一般需要外接电源供电（或太阳能供电），城市的排水井绝大部分位于路边，没有外接电源可用。静压液位计适用于相对标准的渠道、河道的液位测量，城市排水系统的排水井现场检测环境恶劣，长期受到潮气和各种杂质、污物的影响，从而给这些排水井液位的监测带来了很大的困难，例如：直径几毫米的取压孔很容易堵塞，另外，静压液位计的功耗也较大，也无法满足长时间、高频率的液位测量。

发明内容

本发明专利目的是提供一种利用成对超声波传感器进行液位监测装置及方法，结构合理、使用方便，功耗微小，电池供电可以长期、高频率进行液位监测，无需现场提供电源，使用可靠，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

一种利用成对超声波传感器进行液位监测装置，包含超声传感器和信号处理主机；超声传感器成对匹配，全部布置在排水井内，成对匹配的超声传感器，沿水平方向匹配布置；所述超声传感器的数量为一对以上，超声传感器通过信号线缆与信号处理主机相连接；超声传感器和信号处理主机均为微功耗，采用电池供电，无需外接电源。

所述超声传感器的数量为多对，每对超声传感器在排水井内布置的高度不同。

所述超声传感器在排水井内固定的方式是任意的，例如：直接固定在排水井的侧壁上、通过传感器支架固定、通过独立支架固定等等。

所述超声传感器通过传感器支架设置在排水井内，超声传感器和信号处理主机布置在传感器支架上，传感器支架、信号处理主机及超声传感器全部设置在被监测的排水井内，传感器支架垂直布置，成对匹配的超声传感器沿水平方向匹配布置。

由于超声波在空气和液体中传播时传播阻力相差悬殊，设定超声传感器的工作功率，使成对匹配的超声传感器设置为：传播介质为空气时，相互不能接收到对方发出的信号；传播介质为液体时，相互能接收到对方发出的信号；当被测排水井内液体淹没布置在传感器支架上的某对超声传感器时，该对超声传感器即刻互为接收，从而将接通信号传递至信号处理主机；信号处理主机即刻根据不同位置的超声传感器发来的信号来判定该排水井内的液位高度，从而进行液位监测。超声波在液体中传播时传播阻力远远小于空气中传播，所需功耗非常微小，可采用电池供电，无需外接电源。