[发明专利]超声阵列能量合成探头界面测量系统

说明书

本公开提供了一种超声阵列能量合成探头界面测量系统，包括：超声阵列探头，超声阵列探头包括N个超声探头，其中N≥4，N个超声探头设置在容器的壁体，并且沿着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，超声探头用于向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，控制装置控制N个超声探头发射超声波，并且接收及处理返回信号，其中，容器中容纳有不同形态物质，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，控制装置根据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。

技术领域

本公开涉及一种超声阵列能量合成探头界面测量系统。

背景技术

现有的容器内部不同形态物质的界面测量通常需要插入式测量设备。例如，在容器底部安装探头测量反射波时间，从而进行测量，但是不能适用于容器底部具有固体层(例如泥层)的情况。

此外在现有方式中，也有使用单个超声探头的方式，但是单个超声探头并不能准确地检测不同形态物质之间的界面，也不能对不同形态物质所占据的空间进行检测，同时随着容器内壁上的结垢或挂料程度的增加，单个超声探头将会出现误报的情况。

发明内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种超声阵列能量合成探头界面测量系统。

根据本公开的一个方面，一种超声阵列能量合成探头界面测量系统，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。

根据本公开的至少一个实施方式，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。

根据本公开的至少一个实施方式，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。

根据本公开的至少一个实施方式，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。

根据本公开的至少一个实施方式，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。