[实用新型]壁外式超声波液位检测装置

说明书

本实用新型涉及超声波检测技术领域，特别涉及一种超声波液位仪。

目前国内外有关液介式超声波液位检测技术，主要应用于河道水深探测和一些敝开式容器液位的测量，其主要特点是传感器直接接触被测液体介质。对于密封容器和有压容器内部液位的测量，目前尚无一种实用的，能从容器外壁直接检测出容器内部液位的超声波液位仪。有关密封容器内部液位的测量，现在主要依赖于压力式和浮子式两种检测仪表，二者的共同特点是须将传感器置于容器的内部，这样就破坏了容器的密封性和结构强度，同时传感器易污染，易腐蚀，可靠性差，安装维护不方便。

本实用新型的目的在于提供一种壁外式超声波液位检测装置，实现从容器的外壁直接检测出容器内部的液位，特别是解决密封容器，有压容器，易燃易爆液体容器、腐蚀性液体容器内部液位的非接触测量，从而提高该类容器液位检测的安全性、方便性、可靠性和精确性。

为了实现上述目的，本实用新型的原理是利用超声波的穿透性和反射特性，通过安装在容器底部外壁或旁通管底部外壁的超声波换能器，垂直向上发射一束脉冲超声波，声波穿透容器外壁，进入液体向液面传播，再由液面反射回来，穿透容器的外壁，为超声波换能器接收，通过测量出超声波在液体介质中来回传输的时间，进而计算出液位的高度。

本壁外式超声波液位检测装置，包括一个安装在容器底部外壁或旁通管底部外壁的超声波换能器，一个在容器内部或旁通管内部靠近超声波换能器可提供一个标准参考反射波的校正反射挡杆，一个包括信号的接收放大，时间衰减抑制、整理，测时、运算，显示、报警功能的仪表。

为了有效地减小测量盲区，抑制发射信号的拖尾和杂波的干扰，本装置中采用了时间衰减抑制放大器。在发射超声波信号的同时，产生一个随时间指数变化的电压作为检波输出的参考电压，当放大电路的输出高于（对正电平检波输出时）或低于（对负电平检波输出时）该参考电压时，信号可以通过，否则信号被抑制掉，抑制电平随时间按指数关系衰减，抑制作用由强变弱，实现对近距离信号有很强的抑制，而随距离增远抑制作用减弱，对远距离信号基本无抑制。

本装置在容器内部或旁通管内靠近超声波换能器处，设置一标准反射挡杆，使换能器发出的超声波一小部分被挡杆反射回来，另一部分则继续传播，到液面后再反射回来，然后分别测量出挡杆反射的传播时间t₀和液面回波的传播时间t，设挡杆长度为L₀，液面高度为L，便可由下式求了液面的高度L＝L₀t／t₀。这样有效地消除了温度、压力，成份等因素的影响，从而保证了较高的测量精度，仪器对液体介质声速特性有广泛适应性。这样测量时无须关心超声波在具体对象中传播的速度。

本实用新型的具体结构及工作过程由下面实施例及附图给出。

图1是本壁外式超声波液面检测装置的安装示图。

图2是本壁外式超声波液位检测装置组成框图。

图3a、3b、3c、3d是本壁外式超声波液位检测装置中的时间衰减抑制放大器线路图。

图1中在容器15的旁边接着旁通管14，在旁通管14底部外壁垂直向上装着超声波换能器1－1，在旁通管14内部靠近超声波换能器（1－1）装着一个可以提供一个标准参考反射波的校正反射挡杆1－2，用以修正液体温度、压力和成份等因素对超声波传播速度的影响。超声波换能器1－1的检测信号输入到一个具有信号接收、放大、时间衰减抑制、整理、测时、运算、显示和报警功能的仪表Y。

本超声波液位检测装置的组成框图（图2）中，1为超声波换能器（1－1）及校正挡杆（1－2），2前置发射放大器，3同步电路，4接收放大电路，5时间衰减抑制电路，6信号整理电路，7测时电路，8单片计算机电路，9数码显示电路、10参数设置电路，11声光报警电路，12串口输出电路，13电流信号输出电路，序号3－13的各电路统含在仪表Y中。