一种基于超声波的悬浮液粒子浓度检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超声波的悬浮液粒子浓度检测系统，包含依次连接的超声波传感器、功率放大电路、超声波换能器、模数转换单元和微控制器模块，所述微控制器模块上还连接按键输入单元和显示单元；所述超声波传感器包含超声波发射电路和超声波接收电路，所述超声波发射电路包含依次连接的振荡器、恒流发射发路、第一指令发射电路和超声波发射探头，所述超声波接收电路包含依次连接的超声波接收头、放大电路、整形电路、第二指令发射电路,本发明专利技术具有较强的抗干扰性能，能够准确的获取相关检测数据，并通过微处理器进行分析和运算得出悬浮液粒子浓度,其将直接数字合成频率技术引入超声波发射电路，大大提高了测量稳定性和测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自动检测系统，尤其涉及一种基于超声波的悬浮液粒子浓度检测系统，属于自动检测领域。
技术介绍
悬浮液浓度是给水厂、污水厂等运行中的一个重要工艺控制参数。传统的人工取样化学烘干分析方法，效率低、测量周期长，难以在工艺控制中发挥作用。为此，人们开发了以光学法、射线法、振动法、超声波法为基础的污泥浓度测量仪器，特别是超声波衰减法污泥浓度测量仪在污水处理领域应用较多。由于实际应用中环境条件变化大，被测污泥温度变化范围较宽等原因，现有的污泥浓度测量仪器很难取得满意的测量精度。便携式超声波污泥计可以通过测量前进行标定来提高测量精度，而实时在线监测用超声波污泥浓度计则很难频繁进行人工标定，因此测量误差较大，难以发挥作用。在化工、医药、粮油、煤矿综采等生产部门中，存在大量呈溶液状态的原料、中间产物及最后产品。许多化工生产还是采用间隙取样、化学滴定的方法作浓度分析，这种方法需要人工取样和目测读数，因此需用很长时间才能得出结果，而且检测出的液体浓度精度低。超声波无污染、无噪声，对环境不会造成任何不良影响，在不同浓度的液体中传播的声速不同，因此可以利用超声波实现对液体浓度的在线检测。但是一个关键因素是温度对声速有较大的影响，其将直接影响液体浓度的测量精度。为了克服温度对测量精度的影响，目前多采用对不同温度下的数据进行直接对比的方法来降低测量误差，然而，这种方法不仅数据存贮量大，计算过程复杂，而且不能建立声速与温度的对应关系，对外界干扰常常误测而不能进行排除。例如申请号为“201280049417.6”的超声波流量及浓度共用测量系统，包括:发送用超声波传感器，附着于测量对象流体流过的管道的外壁并透过壁面发送超声波；浓度测量用超声波传感器，透过测量对象流体管道接收上述发送用超声波传感器发送的超声波；流量测量用超声波传感器，按一定时间间隔接收上述发送用超声波传感器发送的超声波；整合信号处理装置，根据上述浓度测量用超声波传感器和流量测量用超声波传感器接收的超声波强度测量浮游固体物的浓度/总量，并利用媒介中传递时间差测量流量。因此，该专利技术利用可同时测量处理水的流量、处理水中的浮游固体物的浓度及总量的传感器及传感器设置结构开发整合浓度计及流量计功能的装置，从而实现作为水处理工艺产物的污泥的定量管理，而且，通过根据SS总量的后续工艺控制及选择最佳负荷极大地提高水处理工艺的效率性，可通过一名管理员即可控制工艺，节省人力费用，从现有技术的被动工艺控制转换为主动工艺控制。又如申请号为“201310149165.0” 一种通用型超声波液体浓度检测方法及装置，其利用超声波在不同的介质中传播的声速不同，根据已知的声程对被测液体中声时进行测量，并且采用实时温度值对测量值进行修正，从而得出不同溶剂中含有的不同溶质的百分比。该专利技术针对不同溶剂及溶质在不同的温度点进行超声波传播速度的采样，根据采样结果求解出超声波在该溶液中声速与温度及浓度的对应关系式，从而实现了对液体浓度测量通用性。同时本专利技术还能通过在实验室环境中对大气中声速的测量和纯净水中声速的测量来实现对系统硬件误差及声程误差的校正，提高测量精度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的不足提供了一种基于超声波的悬浮液粒子浓度检测系统，其能够精确测量悬浮液粒子的浓度。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案: 一种基于超声波的悬浮液粒子浓度检测系统，包含依次连接的超声波传感器、功率放大电路、超声波换能器、模数转换单元和微控制器模块，所述微控制器模块上还连接按键输入单元和显示单元；所述超声波传感器包含超声波发射电路和超声波接收电路，所述超声波发射电路包含依次连接的振荡器、恒流发射发路和超声波发射探头，所述超声波接收电路包含依次连接的超声波接收头、放大电路、整形电路； 超声波发射电路，用于产生超声波脉冲串； 功率放大电路，用于对超声波脉冲串进行滤波和放大； 超声波换能器，用于将放大后的超声波脉冲串转换成电信号； 超声波接收电路，用于对超声波换能器产生的电信号进行对数放大； 模数转换单元，用于将放大后的模拟电信号转化成数字电信号； 微控制器模块，用于根据收到的数字电信号，采用ax=(lnE0-lnEx) / L计算出悬浊粒子衰减率，经过标定浓度与电压衰减曲线进而得出悬浮液粒子浓度；其中，ax为悬浮粒子衰减率，EO为初始接收电压，Ex为接收电压，L为超声波发射电路和超声波接收电路之间的距离； 显示单元，用于实时显示微控制器模块计算出的悬浮液粒子浓度； 数据存储单元，用于实时存储微控制器模块计算出的悬浮液粒子浓度。作为本专利技术一种基于超声波的悬浮液粒子浓度检测系统的进一步优选方案，所述超声波发射电路采用DDS。作为本专利技术一种基于超声波的悬浮液粒子浓度检测系统的进一步优选方案，所述超声波接收电路采用对数放大器。作为本专利技术一种基于超声波的悬浮液粒子浓度检测系统的进一步优选方案，所述微控制器模块的型号为AVR系列单片机。作为本专利技术一种基于超声波的悬浮液粒子浓度检测系统的进一步优选方案，所述显示单元为IXD显示屏。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果: 1、本专利技术具有较强的抗干扰性能，能够准确的获取相关检测数据，并通过微处理器进行分析和运算得出悬浮液粒子浓度； 2、本专利技术将直接数字合成频率技术引入超声波发射电路，大大提高了测量稳定性和测量精度。【附图说明】图1是本专利技术的结构原理图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明: 如图1所示，一种基于超声波的悬浮液粒子浓度检测系统，包含依次连接的超声波传感器、功率放大电路、超声波换能器、模数转换单元和微控制器模块，所述微控制器模块上还连接按键输入单元和显示单元；所述超声波传感器包含超声波发射电路和超声波接收电路，所述超声波发射电路包含依次连接的振荡器、恒流发射发路和超声波发射探头，所述超声波接收电路包含依次连接的超声波接收头、放大电路、整形电路； 超声波发射电路，用于产生超声波脉冲串； 功率放大电路，用于对超声波脉冲串进行滤波和放大； 超声波换能器，用于将放大后的超声波脉冲串转换成电信号； 超声波接收电路，用于对超声波换能器产生的电信号进行对数放大； 模数转换单元，用于将放大后的模当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超声波的悬浮液粒子浓度检测系统，其特征在于：包含依次连接的超声波传感器、功率放大电路、超声波换能器、模数转换单元和微控制器模块，所述微控制器模块上还连接数据存储单元和显示单元；所述超声波传感器包含超声波发射电路和超声波接收电路，所述超声波发射电路包含依次连接的振荡器、恒流发射发路和超声波发射探头，所述超声波接收电路包含依次连接的超声波接收头、放大电路、整形电路；超声波发射电路，用于产生超声波脉冲串；功率放大电路，用于对超声波脉冲串进行滤波和放大；超声波换能器，用于将放大后的超声波脉冲串转换成电信号；超声波接收电路，用于对超声波换能器产生的电信号进行对数放大；模数转换单元，用于将放大后的模拟电信号转化成数字电信号；微控制器模块，用于根据收到的数字电信号，采用ax=(lnE0‑lnEx)／L计算出悬浊粒子衰减率，经过标定浓度与电压衰减曲线进而得出悬浮液粒子浓度；其中，ax为悬浮粒子衰减率，E0为初始接收电压，Ex为接收电压，L为超声波发射电路和超声波接收电路之间的距离；显示单元，用于实时显示微控制器模块计算出的悬浮液粒子浓度；数据存储单元，用于实时存储微控制器模块计算出的悬浮液粒子浓度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶强，陈伟新，潘琳，
申请(专利权)人：无锡市崇安区科技创业服务中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32