[发明专利]换能器阻抗自适应匹配的超声波物位监测装置

摘要

本发明公开了一种换能器阻抗自适应匹配的超声波物位监测装置，可根据测量范围、物位表面状况和周围环境的不同，更换不同的超声换能器，可结合温度因素的影响实时测量所用超声换能器的静态电容，并进行超声换能器的阻抗自适应匹配，具有使用方便，易于操作，可靠性高，适用范围广，检测速度快，检测精度高，检测量程大的特点。

主权项

1.一种换能器阻抗自适应匹配的超声波物位监测装置，其特征在于，包括：超声换能器（21）和电学结构部分；

所述电学结构部分包括测距模块（7）、调零模块（8）、电容检测模块（9）、中央数据处理模块（10）、超声换能器频率输入模块（11）、量程选择模块（12）、温度校准模块（13）、显示驱动模块（14）、可调电感模块（15）、供电模块（16）、数模转换模块（17）、V/I模块（18）、中周（19）和开关模块（20）；其中，开关模块（20）由电力电子开关S1和S2组成，开关模块（20）输入端与超声换能器（21）相连，开关模块（20）中开关S1的输出端与电容检测模块（9）相连，开关S2的输出端与可调电感模块（15）相连，开关模块（20）接收中央数据处理模块（10）的控制指令，并据此对开关S1和S2进行通断控制；测距模块（7）发射矩形脉冲，依次通过中周（19）、可调电感模块（15）的工作绕组传送给超声换能器（21），驱动超声换能器（21）发出超声波，再由超声换能器（21）接收回波并转化为电信号后传输给测距模块（7）进行测距运算；电容检测模块（9）的输入端与温度校准模块（13）和量程选择模块（12）相连，并通过开关模块（20）的开关S1与超声换能器（21）连接，电容检测模块（9）的输出端与中央数据处理模块（10）相连，中央数据处理模块（10）接收测距模块（7）、调零模块（8）和超声换能器频率输入模块（11）的输入信号，中央数据处理模块（10）的输出端分别与开关模块（20）、数模转换模块（17）和显示驱动模块（14）相连，V/I模块（18）的输入端与数模转换模块（17）相连，输出端与可调电感模块（15）的控制绕组相连；供电模块（16）连接中央数据处理模块（10），以为装置的用电模块进行供电。

2.根据权利要求1所述的换能器阻抗自适应匹配的超声波物位监测装置，其特征在于，还包括机械壳体，所述电学结构部分集成于所述机械壳体内部；机械壳体上设置电源键（1）、显示屏（2）、数字按键（3）、调零按键（4）、量程选择按键（5）和超声换能器接口（6）。

3.根据权利要求2所述的换能器阻抗自适应匹配的超声波物位监测装置，其特征在于，所述电源键（1）与供电模块（16）相连，显示屏（2）与显示驱动模块（14）相连，数字按键（3）与超声换能器频率输入模块（11）相连，调零按键（4）与调零模块（8）相连，量程选择按键（5）与量程选择模块（12）相连，所述超声换能器（21）插在超声换能器接口（6）处，用于超声波的产生和接收。

4.根据权利要求1所述的换能器阻抗自适应匹配的超声波物位监测装置，其特征在于，所述测距模块（7）和所述中周（19）之间设置一三极管T，三极管的集电极连接中周（19），基极连接测距模块（7），发射极接地；所述中周（19）为中频变压器，一端连接三极管的集电极和12V电源，所述12V电源经过滤波电容C2接地，另一端通过匹配电阻R1连接到可调电感模块的工作绕组，并进一步连接超声换能器（21）及通过限流电阻R2连接到测距模块（7）。

5.根据权利要求1所述的换能器阻抗自适应匹配的超声波物位监测装置，其特征在于，所述开关模块（20）的开关S1通过匹配电容C1与可调电感模块（15）的工作绕组相连。