[发明专利]超声阵列能量合成探头界面测量系统

权利要求书

1.一种超声阵列能量合成探头界面测量系统，其特征在于，包括：

超声阵列探头，所述超声阵列探头包括N个超声探头，其中N≥4，所述N个超声探头设置在容器的壁体，并且沿着所述容器的高度方向排布，并且相邻的超声探头间隔相同或不相同预设距离，所述超声探头用于向所述容器的内部发射超声波和/或接收根据所发射的超声波生成的返回信号；以及

控制装置，所述控制装置控制所述N个超声探头发射超声波，并且接收及处理所述返回信号，

其中，所述容器中容纳有不同形态物质，所述不同形态至少包括气态、气液态、液态、固液态和固态中的两种，并且不同形态物质之间形成有界面，所述控制装置根据所述N个超声探头的返回信号的不同来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置提供使所述超声阵列探头中的至少两个超声探头同时发射超声波的控制信号，以使得所述超声阵列探头中的至少两个超声探头同时向所述容器内部发射超声波，以将所述超声阵列探头中的至少两个超声探头发射的超声波进行功率整合使得所述容器内部获得较大功率的超声波信号；和/或

所述超声阵列探头中的至少两个超声探头同时接收所述容器内发射的超声波生成的返回信号，所述控制装置将所述超声阵列探头中的至少两个超声探头同时接收到的返回信号进行模数转换后的数字信号进行叠加，从而获得一个更高能量或信噪比的返回信号。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制装置在同一时刻提供控制信号使至少两个超声探头进行组合同时发射超声波和/或所述控制装置在同一时刻提供控制信号使至少两个超声探头进行组合同时接收所述容器内发射的超声波生成的返回信号；

其中，所述控制装置在不同时刻控制超声探头的组合不同，以便所述控制装置对不同时刻不同超声探头组合下的返回信号的不同进行处理分析，获得界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置接收并处理的返回信号为所述N个超声探头发射的超声波经各层不同形态物质作用后到达容器壁体另一侧产生的返回信号，所述控制装置根据所述返回信号的不同来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度，

其中，所述返回信号的不同至少为回波幅度、幅度衰减速率、回波波形、收发时间差、波阻抗中的一种。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述控制装置接收并处理的返回信号为所述N个超声探头发射的超声波经容器内上升或沉降物质和/或各层物质不同颗粒大小作用后产生的返回信号，所述控制装置根据所述返回信号的不同来确定界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度，其中，所述返回信号的不同至少为收发频率差、回波幅度、幅度衰减速率中的一种

优选地，在确定所述不同形态物质的分界面位置和/或不同形态物质所占据的空间高度之后，对于某个界面层和/或某个形态物质所占据的空间高度，所述控制装置比较超声探头的返回信号与该某个形态物质的返回信号的历史信号/预设信号，来确定所述容器壁体内部的结垢/挂料情况；其中，容器壁体内部的结垢/挂料情况包括是否出现结垢/挂料情形以及结垢厚度/挂料情况变化；

优选地，所述容器中形成有至少一个界面，并且在每种形态物质所占据的高度空间设置有至少两个超声探头，所述控制装置根据各个高度空间中所设置的至少两个超声探头的返回信号之间的区别来确定不同形态物质的界面位置；

优选地，所述N个超声探头贴附在所述容器的外表面的一侧并且每个超声探头能够发射超声波以及接收返回信号，或者所述N个超声探头贴附在所述容器的外表面的相对两侧并且一侧的超声探头用于发射超声波而另一侧的超声探头用于接收返回信号；或者所述容器的壁体上贴合或嵌合有N个声导棒，所述N个超声探头分别设置在N个声导棒上，其中所述N个声导棒设置在所述容器的壁体的一侧或者相对两侧，当所述超声探头设置在容器的一侧时，每个超声探头均能反射超声波并且接收反射信号，当所述超声探头设置在容器的相对两侧时，一侧的超声探头用于发射超声波而另一侧的超声探头用于接收返回信号。