[发明专利]一种本安两线制HART超声波外测式液位计

权利要求书

1.一种本安两线制HART超声波外测式液位计，其特征在于，包括设置于待测罐体外侧分别与外测液位计处理器相连接的测量探头和校准探头；外测液位计处理器通过两线制的供电和输出共用传输线分别与显示器、监控单元相连接；

所述的外测液位计处理器包括一端分别与测量探头和校准探头相连的两组发射控制电路和接收调理电路，发射控制电路、接收调理电路的另一端分别与MCU相连，在MCU控制下发射控制电路驱动测量探头、校准探头产生超声波信号，超声波信号受到液面反射产生回波，回波信号通过测量探头和校准探头反馈至接收调理电路；接收调理电路将产生的回波喜好传递给MCU进行控制，MCU通过环路电流进行输出控制，或者传送给HART处理单元进行协议解析再传递至环路电流输出进行控制，再在显示器或监控单元进行显示或远程输出。

2.如权利要求1所述的本安两线制HART超声波外测式液位计，其特征在于，所述的HART处理单元采用HART协议进行控制，外测液位计处理器保持4-20mA标准控制信号。

3.如权利要求1所述的本安两线制HART超声波外测式液位计，其特征在于，所述的HART处理单元在不中断过程信号的情况下，在同一模拟回路上同时进行数字通信。

4.如权利要求3所述的本安两线制HART超声波外测式液位计，其特征在于，所述的数字通信采用数字FSK信号相位连续进行传输，平均值为0。

5.如权利要求1所述的本安两线制HART超声波外测式液位计，其特征在于，所述的测量探头和校准探头实现自校准测量：

已知待测罐体的罐径为D，则有D＝V’×t’/2 (1)

其中，t’为校准探头发射的声波由发射至返回应用的时间；

设待测液位为h，则有h＝V×t/2 (2)

t为测量探头发射的声波由发射至返回应用的时间，在同一测量介质中式(1)中的V和式(2)中的V’是相同的，故：

h＝2D/t’×t/2，即：h＝D×t/t’.

液位值h仅与声波反射的测量时间相关。

6.如权利要求1所述的本安两线制HART超声波外测式液位计，其特征在于，测量探头安装在罐壁底部，校准探头安装在有液部分的罐子侧壁外，校准探头依罐体进行安装位置调节，由液位计处理器通过发射控制电路探头激发探头产生声波信号。

7.如权利要求1所述的本安两线制HART超声波外测式液位计，其特征在于，MCU通过模拟开关对校准探头、测量探头进行分时供电控制，对未使用的校准探头或测量探头进行休眠处理。

8.如权利要求1所述的本安两线制HART超声波外测式液位计，其特征在于，所述的外测液位计处理器与其供电电源之间还设有安全栅。

9.如权利要求1所述的本安两线制HART超声波外测式液位计，其特征在于，所述的HART处理单元采用MSP430单片机信号控制HART协议解析。

10.如权利要求1所述的本安两线制HART超声波外测式液位计，其特征在于，所述的显示器还采用超低功耗的LCD干簧管进行功耗限制。