一种超声波液位测量方法和超声波液位测量装置制造方法及图纸

本申请公开了一种超声波液位测量方法和超声波液位测量装置，该方法包括：向待测液面发射超声波信号作为检测信号，接收经所述待测液面反射回的超声波回波信号，并将所述超声波回波信号转换为电信号，以得到反馈信号，将所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较，获取时间补偿因子Δt，计算测量传播时间，利用时间补偿因子Δt计算补偿时间并对测量传播时间进行补偿，然后计算得到精确的液面距离。本申请公开的一种超声波液位测量方法和基于该方法的超声波液位测量装置在不增加制造成本的情况下，使用简单易实现的装置，提高了超声波液位测量的稳定性和精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波液位测量方法和超声波液位测量装置
本专利技术涉及超声波测距
，具体涉及一种超声波液位测量方法和超声波液位测量装置。
技术介绍
目前，在液体液位的测量应用中，由于超声波液位计具有非接触式测量，易维护，寿命长等优点，得到了越来越广泛的应用。超声波液位计通常采用差时法，即通过测量超声波从发送到接收的时间差，乘以超声波的传播速度，得到液面距离，从而计算被测液位值；但是受软硬件条件的影响，超声波传播时间的测量往往存在一定误差，使得超声波液位计的精确度和稳定性一直受到约束。当前常见的解决方案有两种：一种方案是在超声波液位计下方设置一个已知距离的挡板，通过挡板的回波时间校正测量误差，这种方法在河道、窨井等实际应用中，具有较大的施工难度，很难实现；另一种方案是在超声波液位计上安装两个不同高度的超声波换能器，通过两者已知的距离差，并根据二者的超声波回波时间，校准测量误差，显然这种方法增加了超声波液位计的制造成本，也增加了后期维护难度。因此，提供一种方便实现、不增加超声波液位计制造成本的超声波液位测量方法及和超声波液位测量装置是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种超声波液位测量方法及和超声波液位测量装置，解决了现有技术中超声波液位测量中校正测量误差时，施工难度大或者增加制造成本的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种超声波液位测量方法。该测量方法包括：向待测液面发射检测信号，其中，所述检测信号为超声波信号，发射所述检测信号的时间为第一时间点；接收经所述待测液面反射回的超声波回波信号，并将所述超声波回波信号转换为电信号，以得到反馈信号，其中，所述反馈信号为振荡信号；将所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较；获取所述反馈信号首次大于所述预定信号强度阈值的时间，以得到第二时间点；获取所述反馈信号大于所述预定信号强度阈值的持续时间，以得到时间补偿因子Δt；计算所述第二时间点与所述第一时间点之间的时间差，得到测量传播时间t；采用以下公式计算所述待测液面的液面距离L：其中，v为所述超声波信号在传输介质中的传播速度，λ为补偿时间，且λ＝f(x)|(x＝Δt)，且f(x)关于x单调递减。进一步地，在将所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较的步骤之后，所述方法还包括：当所述反馈信号大于所述预定信号强度阈值时，产生一个脉冲信号；其中，获取所述反馈信号首次大于所述预定信号强度阈值的时间，以得到第二时间点的步骤包括：获取首个所述脉冲信号产生的时间，以得到所述第二时间点；获取所述反馈信号大于所述预定信号强度阈值的持续时间，以得到时间补偿因子的步骤包括：获取所述脉冲信号的持续产生时间，以得到所述时间补偿因子。进一步地，在将所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较的步骤之前，所述方法还包括：采用放大电路将所述反馈信号进行放大；将所述反馈信号与所述预定信号强度阈值进行比较的步骤包括：将放大后的所述反馈信号与所述预定信号强度阈值进行比较；在将放大后的所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较的步骤之后，所述方法还包括：若在预定时间内没有产生所述脉冲信号，增大所述放大电路的增益。进一步地，在增大所述放大电路的增益之前，所述方法还包括：判断所述放大电路的增益是否达到预定最大增益；其中，若所述放大电路的增益未达到所述预定最大增益，执行增大所述放大电路的增益的步骤，若所述放大电路的增益已达到所述预定最大增益，则产生报警信号。进一步地，所述预定信号强度阈值的取值范围为超声波液位计最小量程对应的最大振幅的50％至75％，其中，所述超声波液位计最小量程对应的最大振幅为预定液面的液面距离等于所述超声波液位计最小量程，且所述放大电路的增益处于预定最小增益时，由所述预定液面反射回的超声波回波信号得到的振荡信号的最大振幅。进一步地，所述预定时间的取值范围为超声波液位计最大量程对应的超声波传播时间，其中，所述超声波液位计最大量程对应的超声波传播时间为预定液面的液面距离等于所述超声波液位计最大量程，且所述放大电路的增益处于预定最大增益时，由所述预定液面反射回的超声波回波信号得到的振荡信号时，首次大于所述预定信号强度阈值的时间，与向所述预定液面发射超声波信号的时间之间的时间差。进一步地，在计算补偿时间λ时，其中，a和b为常数。进一步地，所述方法还包括确定a和b的值的步骤，包括：根据预定液面的液面距离和所述超声波信号在传输介质中的传播速度计算所述超声波信号到达所述预定液面的实际传播时间；获取所述预定液面对应的测量传播时间和时间补偿因子；根据所述实际传播时间与所述测量传播时间的差和所述时间补偿因子确定a和b的值。进一步地，在进行超声波液位测量过程中，测量环境温度值T；采用以下公式计算所述超声波信号在当前环境温度下、在空气中的传播速度v：其中，v0表示0℃时所述超声波信号在空气中的传播速度。为了解决上述技术问题，本专利技术还基于提出一种超声波液位测量装置，包括：超声波发送电路，用于发送激励电信号至换能器；换能器，用于根据所述激励电信号向待测液面发射检测信号，其中，所述检测信号为超声波信号，并用于接收经所述待测液面反射回的超声波回波信号，并将所述超声波回波信号转换为电信号，以得到反馈信号，其中，所述反馈信号为振荡信号；比较器，用于将所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较；中央处理器，用于记录发射所述检测信号的时间为第一时间点，记录取所述反馈信号首次大于所述预定信号强度阈值的时间，以得到第二时间点，记录所述反馈信号大于所述预定信号强度阈值的持续时间，以得到时间补偿因子Δt，并计算所述第二时间点与所述第一时间点之间的时间差，得到测量传播时间t，采用以下公式计算所述待测液面的液面距离L：其中，v为所述超声波信号在传输介质中的传播速度，λ为补偿时间，且λ＝f(x)|(x＝Δt)，且f(x)关于x单调递减。与现有技术相比，本专利技术的超声波液位测量方法及和超声波液位测量装置，实现了如下的有益效果：通过计算补偿时间并修正测量传播时间而得到实际传播时间，减小了超声波传播时间测量的误差，提高了测量的精确度，与现有技术相比，在硬件上，不需要挡板，也不需要使用多个超声波换能器，方便实现、不增加超声波液位计制造成本，使用简单易实现的装置，提高了超声波液位测量的精度。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本申请实施例1所述的超声波液位测量方法的流程图；图2为本申请实施例2所述的超声波液位测量方法的流程图；图3为本申请实施例3所述的超声波液位测量方法的流程图；图4为不同强度回波信号产生的振荡信号与预定信号强度阈值比较生成脉冲信号对照图；图5为液面距离与回波信号强度关系示意图；图6为本申请实施例4所述的超声波液位测量装置的构成示意图；图7为本申请实施例5所述的超声波液位测量装置的构成示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术进行详细说明。实施例1本申请实施例1是一种超声波测量液位方法，参见图1，该方法包括：步骤S101，向液面发射检测信号，其中，所述检测信号为超声波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波液位测量方法，其特征在于，包括：向待测液面发射检测信号，其中，所述检测信号为超声波信号，发射所述检测信号的时间为第一时间点；接收经所述待测液面反射回的超声波回波信号，并将所述超声波回波信号转换为电信号，以得到反馈信号，其中，所述反馈信号为振荡信号；将所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较；获取所述反馈信号首次大于所述预定信号强度阈值的时间，以得到第二时间点；获取所述反馈信号大于所述预定信号强度阈值的持续时间，以得到时间补偿因子Δt；计算所述第二时间点与所述第一时间点之间的时间差，得到测量传播时间t；采用以下公式计算所述待测液面的液面距离L：

【技术特征摘要】
1.一种超声波液位测量方法，其特征在于，包括：向待测液面发射检测信号，其中，所述检测信号为超声波信号，发射所述检测信号的时间为第一时间点；接收经所述待测液面反射回的超声波回波信号，并将所述超声波回波信号转换为电信号，以得到反馈信号，其中，所述反馈信号为振荡信号；将所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较；获取所述反馈信号首次大于所述预定信号强度阈值的时间，以得到第二时间点；获取所述反馈信号大于所述预定信号强度阈值的持续时间，以得到时间补偿因子Δt；计算所述第二时间点与所述第一时间点之间的时间差，得到测量传播时间t；采用以下公式计算所述待测液面的液面距离L：其中，v为所述超声波信号在传输介质中的传播速度，λ为补偿时间，且λ＝f(x)|(x＝Δt)，且f(x)关于x单调递减。2.根据权利要求1所述的超声波液位测量方法，其特征在于，在将所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较的步骤之后，所述方法还包括：当所述反馈信号大于所述预定信号强度阈值时，产生一个脉冲信号；其中，获取所述反馈信号首次大于所述预定信号强度阈值的时间，以得到第二时间点的步骤包括：获取首个所述脉冲信号产生的时间，以得到所述第二时间点；获取所述反馈信号大于所述预定信号强度阈值的持续时间，以得到时间补偿因子的步骤包括：获取所述脉冲信号的持续产生时间，以得到所述时间补偿因子。3.根据权利要求2所述的超声波液位测量方法，其特征在于，在将所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较的步骤之前，所述方法还包括：采用放大电路将所述反馈信号进行放大；将所述反馈信号与所述预定信号强度阈值进行比较的步骤包括：将放大后的所述反馈信号与所述预定信号强度阈值进行比较；在将放大后的所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较的步骤之后，所述方法还包括：若在预定时间内没有产生所述脉冲信号，增大所述放大电路的增益。4.根据权利要求3所述的超声波液位测量方法，其特征在于，在增大所述放大电路的增益之前，所述方法还包括：判断所述放大电路的增益是否达到预定最大增益；其中，若所述放大电路的增益未达到所述预定最大增益，执行增大所述放大电路的增益的步骤，若所述放大电路的增益已达到所述预定最大增益，则产生报警信号。5.根据权利要求3所述的超声波液位测量方法，其特征在于，所述预定信号强度阈值的取值范围为超声波液位计最小量程对应的最大振幅的50％至75％，其中，所述超声波液位计最小量程对应的最大振幅为预定液面的液面距离等于所述超声波液位计最小量...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵吉祥，侯绪彬，李亮报，徐成龙，王淑平，马述杰，郝敬全，
申请(专利权)人：泰华智慧产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37