[发明专利]换能器阻抗自适应匹配的超声波物位监测装置

权利要求书

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超声换能器接口(6)、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接口(6)连接，超声换能器接口(6)与超声换能器(21)相连，超声换能器接口(6)为热插拔的接口，根据测量范围、物位表面状况和周围环境的不同，实时在超声换能器接口(6)更换不同类型的超声换能器(21)；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，计算出阻抗自适应匹配的电感值，再根据此电感计算并输出相应的电压控制量，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，通过数模转换模块(17)将电压控制量转换为电流控制量，V/I模块(18)输出端与可调电感模块(15)的控制绕组相连，电流控制量输入可调电感模块(15)的控制绕组，使可调电感模块(15)中工作绕组的感应电流随之发生变化，从而使工作绕组的电感值发生变化，达到阻抗匹配的目的；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)。

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。