基于时间域和V形耦合检测消防药剂量的装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于时间域和V形耦合检测消防药剂量的装置及检测方法，包括便携式主机、电缆连接线、V形耦合面双超声波探头阵，所述便携式主机包括LCD控制显示模块、单片机处理器模块、按键模块、振荡功率放大模块、回波整形模块、电源模块、信号放大处理模块；所述V形耦合面双超声波探头阵包括异形底座、异形盖板压块、超声波发射探头、超声波接收探头、弹性件。本方案的检测装置方便携带、自动比对测量、低功耗、操作直观简便，能对消防药剂钢瓶内药剂的储量进行专业针对性地检测，同时提高了检测的精度。

【技术实现步骤摘要】
基于时间域和V形耦合检测消防药剂量的装置及检测方法
本专利技术涉及消防药剂储量检测
，尤其涉及基于时间域和V形耦合检测消防药剂量的装置及检测方法。
技术介绍
随着社会安全减灾意识的不断提高，在一些重点领域尤其是海洋陆地石油天然气、船舶、发电、银行与金融的数据中心、机场等，都会配备大量高容量的消防药剂钢瓶。为了检测消防钢瓶内药剂的存储余量，以往操作时需要将消防药剂钢瓶从固定架上拆下，再放到磅秤上称重。例如，通常一艘海运船舶会配备200-600个45kg重的消防药剂钢瓶，这意味着每次离港前需要拆装最少200次，浪费大量体力和时间。国内目前虽然有压电式单探头的超声波液位检测仪，但不适用于消防药剂钢瓶这一特定领域的专业消防药剂储量的检测。消防药剂钢瓶与化工、制药、食品等行业的生产或储罐容器相比，具有显著特点：直径非常小，消防药剂钢瓶表面的被检测点相对于化工等行业的大储罐来说，被检测点表面的隆起度很高，给平面的压电式单探头超声波测量带来了不确定性。压电式空气耦合换能器实现的主要困难在于压电材料与空气之间严重的阻抗失配，如通常的PZT材料的特性阻抗可能大于30MRayl，而空气则仅425Rayl左右。(引用自中国科学院声学研究所，《应用声学》期刊,2018年，37卷第一期，100-104页。)因为消防药剂钢瓶表面的被检测点隆起度高，就意味着：平面的压电式超声波单探头无法与被测消防药剂钢瓶的表面全部耦合(中间存在空气)，无法完全耦合就会影响超声波的传输从而影响测量结果。目前，为了避免拆装钢瓶称重这一难题，国内多数场合会使用EUSEBIIMPIANTI公司进口的SONIC100平面压电式单探头超声波液面检测仪。该仪器标称精度为5％FS，采用12VDC内置可充电锂电池作为电源，使用步骤如下：1、将SONIC100主机摆放固定在合适的平台面区域；2、在消防药剂钢瓶上被检测点涂抹耦合剂；3、将平面压电式超声波探头压在耦合剂上；4、旋转打开开关，需要一定的使用经验才能正确选择开关档位；5、眼睛观测指针电压表，同时旋转调节增益Gain旋钮，需要一定的操作经验才能正确操作测量；6、人工观察判断：如果指针偏转到指针电压表红色区域，代表该检测点没有药剂；如果指针偏转到指针电压表黑色区域，代表该检测点有药剂；如果指针在指针电压表的黑色与红色区域间来回跳动，则需要操作人员对增益Gain旋钮再进行手动微调；7、检测完毕后，用抹布将该检测点的耦合剂擦除进行钢瓶清洁。EUSEBIIMPIANTI公司的SONIC100超声波液面检测仪在测量时，旋转选择测量档位开关后，仪器就一直处于发射、接收的测量状态。依靠这种不停的测量状态，实现指针电压表的指针连续偏转，通过操作者观察指针指示的电压来判断被检测点是否存在液态消防药剂。EUSEBIIMPIANTI公司的SONIC100超声波液面检测仪虽然避免了反复拆装消防药剂钢瓶进行称重，但是这种测量方法和检测装置也存在一定的不足，比如：装置打开后一直处于高压发射、回波接收的测量状态，导致装置的功耗高，因而需要容量大、电压较高的12VDC内置可充电锂电池作为电源，进而导致产品主机体积大而不能手持，重量较重需要单独安放(需要耽搁时间及寻找合适的搁置平台)；测量前需要涂抹耦合剂，测量后又再需要清洁；同时该测量方法的检测装置对操作人员有一定的技术经验要求，测量时需要操作人员不断观察指针电压表的指针来调节增益Gain旋钮，容易出现人为观察、操作上的误差；另EUSEBIIMPIANTI公司的SONIC100采用12VDC内置可充电锂电池作为电源，在贸易交付给用户的运输过程中，存在空运的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的基于时间域和V形耦合检测消防药剂量的装置及检测方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：基于时间域和V形耦合检测消防药剂量的装置，包括便携式主机、电缆连接线、V形耦合面双超声波探头阵，所述便携式主机包括LCD控制显示模块、单片机处理器模块、按键模块、振荡功率放大模块、回波整形模块、电源模块、信号放大处理模块；所述单片机处理器模块包含对超声波回波时间、回波强度进行标定校正存储，并可设置时间域的程序；基于所述设置的时间域自动计算比对消防药剂的超声波测量参数，发送测量结果；所述V形耦合面双超声波探头阵包括异形底座、异形盖板压块、超声波发射探头、超声波接收探头、弹性件；所述V形耦合面双超声波探头阵由1个超声波发射换能器构成的超声波发射探头、1个超声波接收换能器构成的超声波接收探头、异形底座、异形盖板压块和两个弹性件组成，所述异形底座和异形盖板压块为1个超声波发射探头和1个超声波接收探头提供特定形状尺寸的固定与支撑，两个所述弹性件分别为超声波发射探头和超声波接收探头提供伸缩功能及固定与支撑；所述电缆连接线为便携式主机与V形耦合面双超声波探头阵提供连接。进一步地，所述LCD控制显示模块受单片机处理器模块的控制，为用户提供使用界面的显示，同时在测量后，接收单片机处理器模块的运算结果，并将该结果数值通过文字和词语显示告知用户；所述按键模块承担将用户的指令传达输入给单片机处理器模块；所述单片机处理器模块根据按键模块传送过来的指令，调取符合用户要求的测量参数，并产生对应的测量方波信号；所述振荡功率放大模块接收上述信号后，进行振荡并放大功率产生同频同数量的高压脉冲；所述高压脉冲经电缆连接线传送给V形耦合面双超声波探头阵的超声波发射探头；所述超声波发射探头将高压电脉冲能量转换成同频同数量的机械能超声波，并往消防药剂钢瓶进行发射；所述V形耦合面双超声波探头阵的超声波接收探头，将消防药剂钢瓶后金属壁反射回来的机械能超声波转换成微弱的同频同数量的低压电脉冲信号；所述低压电脉冲信号经电缆连接线传送给回波整形模块，再进入信号放大处理模块进行处理转换，再将处理后的信号输入给单片机处理器模块，经过比对计算后，再将计算结果发送给LCD控制显示模块。进一步地，所述弹性件分别为超声波发射探头和超声波接收探头提供1-50mm范围内的伸缩功能以及固定与支撑。进一步地，所述电缆连接线中使用外直径为2-20mm的两根同轴电缆或由1-2小根外直径1-10mm同轴电缆组成的一根电缆。进一步地，所述便携式主机还包括可快速锁定和开锁的电池舱开关和可分离的舱盖，电池舱内装配可快速拆卸、分离、更换的充电电池。进一步地，所述单片机处理器模块可对超声波回波时间进行选择设置比对时间域[tx，ty]。基于时间域和V形耦合检测消防药剂量的检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1.将V形耦合面双超声波探头阵贴在消防药剂钢瓶被检测点处；S2.便携式主机中的单片机处理器模块产生一组测量的方波信号；S3.上述方波信号经振荡功率放大模块处理后，形成上述同频同数量的高压脉冲电波；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于时间域和V形耦合检测消防药剂量的装置，包括便携式主机(1)、电缆连接线(2)、V形耦合面双超声波探头阵(3)，其特征在于；/n所述便携式主机(1)包括LCD控制显示模块(101)、单片机处理器模块(102)、按键模块(103)、振荡功率放大模块(104)、回波整形模块(105)、电源模块(106)、信号放大处理模块(107)；/n所述V形耦合面双超声波探头阵(3)包括异形底座(301)、异形盖板压块(302)、超声波发射探头(303)、超声波接收探头(304)、弹性件(305)；/n所述V形耦合面双超声波探头阵(3)由1个超声波发射换能器构成的超声波发射探头(303)、1个超声波接收换能器构成的超声波接收探头(304)、异形底座(301)、异形盖板压块(302)和两个弹性件(305)组成，所述异形底座(301)和异形盖板压块(302)为1个超声波发射探头(303)和1个超声波接收探头(304)提供固定与支撑，两个所述弹性件(305)分别为超声波发射探头(303)和超声波接收探头(304)提供伸缩功能及固定与支撑；/n所述电缆连接线(2)为便携式主机(1)与V形耦合面双超声波探头阵(3)提供连接。/n...

【技术特征摘要】
1.基于时间域和V形耦合检测消防药剂量的装置，包括便携式主机(1)、电缆连接线(2)、V形耦合面双超声波探头阵(3)，其特征在于；
所述便携式主机(1)包括LCD控制显示模块(101)、单片机处理器模块(102)、按键模块(103)、振荡功率放大模块(104)、回波整形模块(105)、电源模块(106)、信号放大处理模块(107)；
所述V形耦合面双超声波探头阵(3)包括异形底座(301)、异形盖板压块(302)、超声波发射探头(303)、超声波接收探头(304)、弹性件(305)；
所述V形耦合面双超声波探头阵(3)由1个超声波发射换能器构成的超声波发射探头(303)、1个超声波接收换能器构成的超声波接收探头(304)、异形底座(301)、异形盖板压块(302)和两个弹性件(305)组成，所述异形底座(301)和异形盖板压块(302)为1个超声波发射探头(303)和1个超声波接收探头(304)提供固定与支撑，两个所述弹性件(305)分别为超声波发射探头(303)和超声波接收探头(304)提供伸缩功能及固定与支撑；
所述电缆连接线(2)为便携式主机(1)与V形耦合面双超声波探头阵(3)提供连接。


2.根据权利要求1所述的基于时间域和V形耦合检测消防药剂量的装置，其特征在于，所述LCD控制显示模块(101)受单片机处理器模块(102)的控制，为用户提供使用界面的显示，同时在测量后，接收单片机处理器模块(102)的运算结果，并将该结果数值通过文字和词语显示告知用户；
所述按键模块(103)承担将用户的指令传达输入给单片机处理器模块(102)；
所述单片机处理器模块(102)根据按键模块(103)传送过来的指令，调取符合用户要求的测量参数，并产生对应的测量方波信号；
所述振荡功率放大模块(104)接收上述信号后，进行振荡并放大功率产生同频同数量的高压脉冲；
所述高压脉冲经电缆连接线(2)传送给V形耦合面双超声波探头阵(3)的超声波发射探头(303)；
所述超声波发射探头(303)将高压电脉冲能量转换成同频同数量的机械能超声波，并往消防药剂钢瓶进行发射；
所述V形耦合面双超声波探头阵(3)的超声波接收探头(304)，将消防药剂钢瓶后金属壁反射回来的机械能超声波转换成微弱的同频同数量的低压电脉冲信号；
所述低压电脉冲信号经电缆连接线(2)传送给回波整形模块(105)，再进入信号放大处理模块(107)进行处理转换，再将处理后的信号输入给单片机处理器模块(102)，经过比对计算后，再将计算结果发送给LCD控制显示模块(101)。


3.根据权利要求1所述的基于时间域和V形耦合检测消防药剂量的装置，其特征在于，所述弹性件(305)分别为超声波发射探头(303)和超声波接收探头(304)提供1-50mm范围内的伸缩功能以及固定与支撑。


4.根据权利要求1所述的基于时间域和V形耦合检测消防药剂量的装置，其特征在于，所述单片机处理器模块(102)可对超声波回波时间进行选择设置比对时间域[tx，ty]。


5.基于时间域和V形耦合检测消防药剂量的检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1.将V形耦合面双超声波探头阵(3)贴在消防药剂钢瓶被检测点处；
S2.便携式主机(1)中的单片机处理器模块(102)产生一组测量的方波信号；
S3.上述方波信号经振荡功率放大模块(104)处理后，形成上述同频同数量的高压脉冲电波；
S4.上述高压脉冲电波经电缆连接线到达V形耦合面双超声波探头阵(3)的超声波发射探头(303)，经超声波发射探头(303)将上述脉冲电波能量转换成同频同数量的机械能超声波，并同时启动计时...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓德刚，
申请(专利权)人：上海荣汉自动化仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31