超声液位测量装置和超声液位测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种超声液位测量装置和超声液位测量方法，涉及液位测量技术领域。超声液位测量装置包括超声波传感器、压力传感器、处理器、控制器和反射件；超声波传感器和压力传感器沿竖直方向由上至下设置，反射件反射面朝向超声波传感器的一侧倾斜，反射面与水平面夹角为45度，反射面的中点在超声波传感器在水平方向的中心线的延长线上；超声波传感器、控制器、处理器依次连接，压力传感器与处理器连接，控制器接收超声波信号并计算D超，并将D超传给处理器，处理器采集压力信号并计算D压，处理器根据D超和D压计算出液位。解决了现有技术中，测量液位存在测量盲区的技术问题。本发明专利技术的采集到的数据能够用于后续的计算，避免测量盲区的影响。

【技术实现步骤摘要】
超声液位测量装置和超声液位测量方法
本专利技术涉及液位测量
，尤其是涉及一种超声液位测量装置和超声液位测量方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，人们对雨水、污水、中水、河道、湖泊、道路等市政与水利领域的液位监测的需求越来越大。近年来，我国多个城市在每年雨季都会发生内涝事件，呈现发生范围广、积水深度大、积水时间长的特点。内涝事件的发生，不仅给人民群众在雨天出行带来诸多不便，而且导致了个人和公共财产的巨大损失，甚至威胁了人民群众的生命安全，引起了社会各方面的广泛关注。要解决和应对城市内涝事件，一方面要靠工程措施，通过规划设计提高标准，完善城市排水防涝系统，并对城市地表的不透水地表进行控制，减小源头径流产生量，增加下游受纳水体的蓄排能力；另一方面要靠管理措施，建立排水监测与预警系统，为政府部门提供排水系统运行的动态监测数据，为大众出行提供精细化的及时预警预报信息，以便科学有效应对不同程度的城市内涝事件。现有的测量液位的设备测量液位时，多是将超声波传感器放置在液位的上方，通过超声波传感器发送发波信号并接收回波信号，控制器通过计算超声波传感器的发送与接收信号的时间差来计算液位，实现对液位的测算。现有的测量液位的方法在测量液位的过程中信号会存在着衰减震荡，即“余振”；在传感器震荡的过程中，余振与回波信号无法区分，这段时间的长短决定了盲区的大小，在远距离测量时，余振影响不大；当近距离测量时，由于余振的影响，限制了传感器测距的使用，导致距离无法测定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超声液位测量装置，以解决现有技术中存在的，传感器在测量液位的过程中会产生余振，在近距离测量时，余振影响测量结果的技术问题。本专利技术还提供了一种超声液位测量方法，以解决现有技术中存在的，测量液位的方法会受到余振影响，造成测量结果不准确的技术问题。本专利技术提供的一种超声液位测量装置，包括超声波传感器、压力传感器、处理器、控制器和反射件；所述超声波传感器和压力传感器沿竖直方向由上至下依次设置，所述反射件的反射面朝向设有超声波传感器的一侧倾斜，且反射面与水平面的夹角为45度，所述反射面的中点在超声波传感器在水平方向的中心线的延长线上；所述超声波传感器与所述控制器连接，所述控制器与处理器连接，所述压力传感器与处理器连接，所述控制器控制超声波传感器发送超声波信号到液面，所述控制器控制超声波传感器采集超声波回波信号，所述控制器根据发波信号与回波信号的时间差计算出超声波传感器与液面之间的距离，并将计算出的超声波传感器与液面之间的距离发送给处理器；所述处理器接收所述超声波传感器距液面的距离并采集所述压力传感器的压力信号，所述处理器根据超声波传感器距液面的距离和压力传感器距液面的距离，计算液面的高度。进一步的，还包括温度传感器；所述温度传感器设在超声波传感器与压力传感器之间，所述温度传感器与所述处理器连接，所述温度传感器感应所处环境的温度信息，所述处理器采集温度传感器的温度信息，并将温度信息发送给控制器，所述控制器采集所述温度信息并计算出当前温度值。进一步的，所述超声波传感器的频率为75khz。进一步的，还包括第一数字模拟转换器和功率放大器；所述第一数字模拟转换器的输入端与控制器连接，所述第一数字模拟转换器的输出端与功率放大器的输入端连接，所述功率放大器的输出端与超声波传感器的输入端连接，所述第一数字模拟转换器用于实现正弦波的数值模拟转换功能，所述功率放大器用于实现正弦波信号的功率放大功能。进一步的，还包括模拟数字转换器和可变增益放大器；所述超声波传感器的输出端与可变增益放大器的输入端连接，所述可变增益放大器的输出端与模拟数字转换器的输入端连接，所述模拟数字转换器的输出端与控制器连接，所述可变增益放大器用于增益放大超声波传感器的回波信号，所述模拟数字转换器用于实现增益放大信号的模拟数字转换功能。进一步的，还包括第二数字模拟转换器；所述第二数字模拟转换器的输入端与控制器连接，所述第二数字模拟转换器的输出端与可变增益放大器连接，所述第二数字模拟转换器用于实现对距离补偿参数的数字转模拟部分，以输出给可变增益放大器调节补偿能量值。进一步的，所述控制器为可编程逻辑控制器。本专利技术还提供一种超声液位测量方法，所述超声液位测量方法包括有下列步骤：S1.记录超声波传感器与液面之间的距离D原和压力传感器的数值AD压；S2.根据公式计算压力传感器距液面的距离D压，D压＝K压*(AD压-B压)，其中K压为压力传感器AD值转换液位的斜率值，AD压为压力传感器对应当前液位下的数字信号量，B压为压力传感器零点液位对应AD值的偏移量；S3.计算压力传感器的有效阈值D超1+D反射面压-D超盲，其中D超1为超声波传感器距反射件的距离，D反射面压为反射件中心到压力传感器中心的垂直距离，D超盲为超声波传感器测量方法的测量盲区；S4.比对D压和压力传感器的有效阈值，计算液面距井底距离D液；S5.若D压小于压力传感器的有效阈值，计算D液；根据公式D液＝D井-D超偏-D超+D超1，其中D井为井的深度，D超偏为超声波传感器距井口距离，D超为超声波传感器到液面的发送超声波路径值温度补偿后的数值；S6.若D压大于压力传感器的有效阈值，计算D液；根据公式D液＝D井-D压偏+D压，其中D压偏为压力传感器距井口距离。进一步的，所述步骤S5还包括：S51.记录当前温度值T；S52.计算D超；根据公式D超＝Kt*D原*T，其中Kt为补偿因子；S53.计算D液。进一步的，所述步骤S1之前还包括如下步骤：S01.对回波数据采用平滑滤波处理的方法处理；S02.对回波数据进行动态调节检波周期处理；S03.对回波过程中超声波能量进行距离动态补偿处理。本专利技术提供的超声液位测量装置，所述超声波传感器和压力传感器沿竖直方向上由上到下依次设置，所述反射件的反射面朝向右侧倾斜，且反射面与水平面的夹角为45度，且反射面刚好接收超声波传感器发出的信号，使得反射面能够实现对超声波传感器所发信号的反射；45度的设置能够使得接收发波信号及反射波信号均在直线上，使得后续的计算数据更加准确，方便；所述超声波传感器与控制器连接，所述控制器与处理器连接，所述控制器控制超声波传感器发送超声波信号到液面，所述控制器控制超声波传感器采集超声波回波信号，所述控制器根据发波信号与回波信号的时间差计算出超声波传感器与液面之间的距离，实现对超声波传感器与液面之间距离的计算，并将计算出的超声波传感器与液面之间的距离发送给处理器；所述压力传感器与处理器连接，处理器采集压力传感器发送的压力信号，并根据压力信号计算出压力传感器与液面之间的距离，实现后续的对液位的计算；采用反射面的设置，减小了垂直方向上超声液位测量装置的安装高度，结合压力传感器测量的液位，避免了在出现测量盲区时，无法对液位进行测量的问题。本专利技术提供的超声液位测量方法，先记录超声波传感器与液面之间的距离D原和压力传感器的数值AD压；之后采用公式D压＝K压*(AD压-B压)，计算压力传感器距液面的距离D压；再计算压力传感器的有效阈值D超1+D反射面压-D超盲；比对D压和压力传感器的有效阈值，计算液面距井底距离D液；若D压小于压力传感器的有效阈值，根据公式D液＝D井-D超偏-D超+D超1，计算D液；若D压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声液位测量装置，其特征在于，包括超声波传感器、压力传感器、处理器、控制器和反射件；所述超声波传感器和压力传感器沿竖直方向由上至下依次设置，所述反射件的反射面朝向设有超声波传感器的一侧倾斜，且反射面与水平面的夹角为45度，所述反射面的中点在超声波传感器在水平方向的中心线的延长线上；所述超声波传感器与所述控制器连接，所述控制器与处理器连接，所述压力传感器与处理器连接，所述控制器控制超声波传感器发送超声波信号到液面，所述控制器控制超声波传感器采集超声波回波信号，所述控制器根据发波信号与回波信号的时间差计算出超声波传感器与液面之间的距离，并将计算出的超声波传感器与液面之间的距离发送给处理器；所述处理器接收所述超声波传感器距液面的距离并采集所述压力传感器的压力信号，所述处理器根据超声波传感器距液面的距离和压力传感器距液面的距离，计算液面的高度。

【技术特征摘要】
1.一种超声液位测量装置，其特征在于，包括超声波传感器、压力传感器、处理器、控制器和反射件；所述超声波传感器和压力传感器沿竖直方向由上至下依次设置，所述反射件的反射面朝向设有超声波传感器的一侧倾斜，且反射面与水平面的夹角为45度，所述反射面的中点在超声波传感器在水平方向的中心线的延长线上；所述超声波传感器与所述控制器连接，所述控制器与处理器连接，所述压力传感器与处理器连接，所述控制器控制超声波传感器发送超声波信号到液面，所述控制器控制超声波传感器采集超声波回波信号，所述控制器根据发波信号与回波信号的时间差计算出超声波传感器与液面之间的距离，并将计算出的超声波传感器与液面之间的距离发送给处理器；所述处理器接收所述超声波传感器距液面的距离并采集所述压力传感器的压力信号，所述处理器根据超声波传感器距液面的距离和压力传感器距液面的距离，计算液面的高度。2.根据权利要求1所述的超声液位测量装置，其特征在于，还包括温度传感器；所述温度传感器设在超声波传感器与压力传感器之间，所述温度传感器与所述处理器连接，所述温度传感器感应所处环境的温度信息，所述处理器采集温度传感器的温度信息，并将温度信息发送给控制器，所述控制器采集所述温度信息并计算出当前温度值。3.根据权利要求2所述的超声液位测量装置，其特征在于，所述超声波传感器的频率为75khz。4.根据权利要求3所述的超声液位测量装置，其特征在于，还包括第一数字模拟转换器和功率放大器；所述第一数字模拟转换器的输入端与控制器连接，所述第一数字模拟转换器的输出端与功率放大器的输入端连接，所述功率放大器的输出端与超声波传感器的输入端连接，所述第一数字模拟转换器用于实现正弦波的数值模拟转换功能，所述功率放大器用于实现正弦波信号的功率放大功能。5.根据权利要求4所述的超声液位测量装置，其特征在于，还包括模拟数字转换器和可变增益放大器；所述超声波传感器的输出端与可变增益放大器的输入端连接，所述可变增益放大器的输出端与模拟数字转换器的输入端连接，所述模拟数字转换器的输出端与控制器连接，所述可变增益放大器用于增益放大超声波传...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宇，李磊，赵冬泉，
申请(专利权)人：浙江清环智慧科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33