一种超声波液位测量方法、装置及超声波液位计制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声波液位测量方法、装置及超声波液位计，通过获取预设障碍信号；向待测液面发射检测信号；接收并按照预设的放大阶数放大第一回波信号；从中截取出信号强度大于第一预设阈值的第一回波信号，作为第一有效信号；计算第一有效信号与预设障碍信号之间的信号强度误差以及回波距离误差，并根据计算结果确定障碍信号和正常信号；根据第一有效信号中是否存在正常信号，确定第一测量结果。本申请通过比较预设障碍信号与有效信号的信号强度误差及回波距离误差，可以准确地识别出障碍信号和正常信号，能够避免将障碍物误判为待测液面，提高了超声波液位计的测量正确率，也能够突破检测环境对使用超声波液位计的限制，增强了环境适用性。

An ultrasonic liquid level measuring method, device and ultrasonic liquid level meter

【技术实现步骤摘要】
一种超声波液位测量方法、装置及超声波液位计
本专利技术涉及超声波测距领域，更具体地，涉及一种超声波液位测量方法、装置及超声波液位计。
技术介绍
液位测量在工业生产中非常重要，而超声波液位计以其低成本、高精度、非接触测量、稳定性好等优点受到了广泛青睐，已被应用于石油化工、航空航天、水利、气象等多个领域。测量过程中，超声波液位计的换能器发出超声波，超声波遇到液体表面反射后被换能器接收，并通过压电晶体或磁致伸缩器件转换成电信号，根据发射超声波与接收到超声波之间的时间，即可计算出换能器到被测液体表面的距离。但是，超声波具有较强的扩散特性，因此在复杂环境中进行液位测量时，超声波容易受到环境中障碍物的影响，使其产生干扰回波，最终导致超声波液位计测量错误。这不仅大大降低了超声波液位计的测量准确度，也限制了超声波液位计的应用范围，是当前超声波液位计应用推广中的亟待解决的难题。
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、装置及超声波液位计，能够避免测量过程中障碍物的干扰，不仅提高了超声波液位计的测量正确率，也能够增强超声波液位计的环境适用性。第一方面，本申请提供一种超声波液位测量方法，其特征在于，所述液位测量方法包括：获取预设障碍信号；向待测液面发射检测信号；所述检测信号为超声波信号；接收经所述待测液面反射后得到的第一回波信号，并按照预设的放大阶数放大所述第一回波信号；根据第一预设阈值，从放大后的第一回波信号中，截取出信号强度大于所述第一预设阈值的第一回波信号，作为第一有效信号；计算所述第一有效信号与所述预设障碍信号之间的信号强度误差以及回波距离误差，并根据计算结果，确定所述第一有效信号中的障碍信号和正常信号；若所述第一有效信号中存在至少一个所述正常信号，则将回波距离最近的正常信号确定为第一测量结果；若所述第一有效信号中不存在所述正常信号，则将回波距离最远的障碍信号确定为第一测量结果。可选地，所述获取预设障碍信号的步骤之前，还包括：获取超声波液位计的量程和可放大阶数；将所述超声波液位计的量程分割为预设数量个扫描区间；分别在每个所述扫描区间内，向所述待测液面发送超声波，并采用各个放大阶数放大接收到的第二回波信号；记录所述第二回波信号中，信号强度大于所述第一预设阈值的第二回波信号的回波距离、信号强度以及对应的放大阶数，获得回波数据；接收用户从所述回波数据中确定的液位数据，将所述回波数据中除所述液位数据外的回波数据作为预设障碍信号并保存。可选地，所述记录所述第二回波信号中，信号强度大于所述第一预设阈值的回波信号的回波距离、信号强度以及对应的放大阶数，获得回波数据的步骤之后，还包括：合并所述回波数据中，回波距离差异小于第二预设阈值的回波数据；接收用户从合并后的回波数据中确定的液位数据，将所述回波数据中除所述液位数据外的回波数据作为预设障碍信号并保存。可选地，所述合并所述回波数据中，回波距离差异小于第二预设阈值的回波数据的步骤，包括：针对每个所述扫描区间内的回波数据，判断是否存在回波距离差异小于所述第二预设阈值的回波数据；如果是，则仅保留所述回波距离差异小于所述第二预设阈值的回波数据中，最早获得的回波数据，作为待处理数据；针对各个扫描区间内的待处理数据，判断是否存在回波距离之差小于所述第二预设阈值的待处理数据；如果是，则仅保留所述回波距离之差小于所述第二预设阈值的回波数据中，最早扫描得到的待处理数据，作为合并后的回波数据。可选地，在各个所述扫描区间内进行超声波扫描时，至少采用各个放大阶数扫描两次。可选地，所述计算所述第一有效信号与预设障碍信号之间的信号强度误差以及回波距离误差，并根据计算结果，确定所述第一有效信号中的障碍信号和正常信号的步骤，包括：获取所述第一有效信号中，与预设障碍信号之间的信号强度误差以及回波距离误差小于等于预设精度的回波信号，作为障碍信号，获取所述第一有效信号中，与预设障碍信号之间的信号强度误差或回波距离误差大于预设精度的回波信号，作为正常信号。可选地，所述接收经所述待测液面反射后得到的第一回波信号，并按照预设的放大阶数放大所述第一回波信号的步骤包括：判断上一次测量过程中获得的第一有效信号中是否含有正常信号；如果是，则本次测量采用与上一次测量时相同的放大阶数放大所述第一回波信号；如果否，则将上一次测量过程中的放大阶数增大一级后，对所述第一回波信号进行放大。可选地，所述若所述第一有效信号中存在至少一个所述正常信号，则将回波距离最近的正常信号作为第一测量结果；若所述第一有效信号中不存在所述正常信号，则将回波距离最远的障碍信号作为第一测量结果的步骤之后，还包括：获得多组液位测量后得到的多个第一测量结果；当所述多个第一测量结果中不存在正常信号时，将所述多个第一测量结中回波距离最远的障碍信号作为液位测量结果；当所述多个第一测量结果中存在多个正常信号时，计算所述多个正常信号的回波距离的平均值，并在删除与所述平均值误差超过所述第一预设阈值的正常信号后，再次计算剩余正常信号的平均值，作为最终的液位测量结果。第二方面，本申请提供一种超声波液位测量装置，其特征在于，所述液位测量装置包括：获取单元，用于获取预设障碍信号；发射单元，用于向待测液面发射检测信号；所述检测信号为超声波信号；接收单元，用于接收经所述待测液面反射后得到的第一回波信号，并按照预设的放大阶数放大所述第一回波信号；截取单元，用于根据第一预设阈值，从放大后的第一回波信号中，截取出信号强度大于所述第一预设阈值的第一回波信号，作为第一有效信号；计算单元，用于计算所述第一有效信号与所述预设障碍信号之间的信号强度误差以及回波距离误差，并根据计算结果，确定所述第一有效信号中的障碍信号和正常信号；确定单元，用于若所述第一有效信号中存在至少一个所述正常信号，则将回波距离最近的正常信号确定为第一测量结果；若所述第一有效信号中不存在所述正常信号，则将回波距离最远的障碍信号确定为第一测量结果。第三方面，本申请还提供一种超声波液位计，其特征在于，所述超声波液位计包括中央处理器、信号激励电路、超声波换能器、和信号放大调理电路；其中，所述中央处理器，用于控制所述信号激励电路产生激励信号，并将所述激励信号发送至所述超声波换能器；接收所述信号放大调理电路发送的放大后的第一回波信号，并根据第一预设阈值，从放大后的第一回波信号中，截取出信号强度大于所述第一预设阈值的第一回波信号，作为第一有效信号；获取预设障碍信号后，计算所述第一有效信号与所述预设障碍信号之间的信号强度误差以及回波距离误差，并根据计算结果，确定所述第一有效信号中的障碍信号和正常信号；若所述第一有效信号中存在至少一个所述正常信号，则将回波距离最近的正常信号作为第一测量结果；若所述第一有效信号中不存在所述正常信号时，将回波距离最远的障碍信号作为第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波液位测量方法，其特征在于，所述液位测量方法包括：/n获取预设障碍信号；/n向待测液面发射检测信号；所述检测信号为超声波信号；/n接收经所述待测液面反射后得到的第一回波信号，并按照预设的放大阶数放大所述第一回波信号；/n根据第一预设阈值，从放大后的第一回波信号中，截取出信号强度大于所述第一预设阈值的第一回波信号，作为第一有效信号；/n计算所述第一有效信号与所述预设障碍信号之间的信号强度误差以及回波距离误差，并根据计算结果，确定所述第一有效信号中的障碍信号和正常信号；/n若所述第一有效信号中存在至少一个所述正常信号，则将回波距离最近的正常信号确定为第一测量结果；若所述第一有效信号中不存在所述正常信号，则将回波距离最远的障碍信号确定为第一测量结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声波液位测量方法，其特征在于，所述液位测量方法包括：
获取预设障碍信号；
向待测液面发射检测信号；所述检测信号为超声波信号；
接收经所述待测液面反射后得到的第一回波信号，并按照预设的放大阶数放大所述第一回波信号；
根据第一预设阈值，从放大后的第一回波信号中，截取出信号强度大于所述第一预设阈值的第一回波信号，作为第一有效信号；
计算所述第一有效信号与所述预设障碍信号之间的信号强度误差以及回波距离误差，并根据计算结果，确定所述第一有效信号中的障碍信号和正常信号；
若所述第一有效信号中存在至少一个所述正常信号，则将回波距离最近的正常信号确定为第一测量结果；若所述第一有效信号中不存在所述正常信号，则将回波距离最远的障碍信号确定为第一测量结果。


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，所述获取预设障碍信号的步骤之前，还包括：
获取超声波液位计的量程和可放大阶数；
将所述超声波液位计的量程分割为预设数量个扫描区间；
分别在每个所述扫描区间内，向所述待测液面发送超声波，并采用各个放大阶数放大接收到的第二回波信号；
记录所述第二回波信号中，信号强度大于所述第一预设阈值的第二回波信号的回波距离、信号强度以及对应的放大阶数，获得回波数据；
接收用户从所述回波数据中确定的液位数据，将所述回波数据中除所述液位数据外的回波数据作为预设障碍信号并保存。


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，所述记录所述第二回波信号中，信号强度大于所述第一预设阈值的回波信号的回波距离、信号强度以及对应的放大阶数，获得回波数据的步骤之后，还包括：
合并所述回波数据中，回波距离差异小于第二预设阈值的回波数据；
接收用户从合并后的回波数据中确定的液位数据，将所述回波数据中除所述液位数据外的回波数据作为预设障碍信号并保存。


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，所述合并所述回波数据中，回波距离差异小于第二预设阈值的回波数据的步骤，包括：
针对每个所述扫描区间内的回波数据，判断是否存在回波距离差异小于所述第二预设阈值的回波数据；如果是，则仅保留所述回波距离差异小于所述第二预设阈值的回波数据中，最早获得的回波数据，作为待处理数据；
针对各个扫描区间内的待处理数据，判断是否存在回波距离之差小于所述第二预设阈值的待处理数据；如果是，则仅保留所述回波距离之差小于所述第二预设阈值的回波数据中，最早扫描得到的待处理数据，作为合并后的回波数据。


5.根据权利要求2所述的超声波液位测量方法，其特征在于，在各个所述扫描区间内进行超声波扫描时，至少采用各个放大阶数扫描两次。


6.根据权利要求1所述的超声波液位测量方法，其特征在于，所述计算所述第一有效信号与预设障碍信号之间的信号强度误差以及回波距离误差，并根据计算结果，确定所述第一有效信号中的障碍信号和正常信号的步骤，包括：
获取所述第一有效信号中，与预设障碍信号之间的信号强度误差以及回波距离误差小于等于预设精度的回波信号，作为障碍信号，
获取所述第一有效信号中，与预设障碍信号之间的信号强度误差或回波距离误差大于预设精度的回波信号，作为正常信号。


7.根据权利要求1所述的超...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯绪彬，赵吉祥，王淑平，郝敬全，田孝华，马述杰，
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