专利名称：液氮罐超声液位测量显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液氮罐液位测量显示装置，尤其涉及一种利用超声波对液氮罐 的液位进行测量显示装置，属于医学检测仪器技术领域。
背景技术：
液氮为一无色、无臭、无味的液体，沸点为-196'C，是目前最常用的冷冻剂，被广 泛的应用于冻存细胞及皮科、妇科、神经外科等临床医学领域。液氮罐是液氮存储和运 输的必要设备，液氮在罐内会有自然消耗，因此定期检査液氮损耗是经常要做的工作， 若罐内液氮容量不足总容量的l/3时，应及时补充液氮。目前常用的液氮容量检查方法 有两种， 一是测量法，取一根长80cm的木棍，去皮后涂上黑色，然后自一端开始每隔5cm 设一刻度，测量时，将零刻度朝下，自液氮罐口插到罐底，经5 10秒取出，结霜的长 度即为罐内液氮的液位，此方法既不安全，读数误差又大；二是测重法，先称出空罐的 重量，再称出注满液氮时的重量，然后减去空罐的重量,即得罐内液氮的总重量，以后 每隔3 5天称一次液氮罐的重量，这种方法存在费时、费力的弊端。 发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型要解决的问题是，提供一种新型的液氮罐超声液 位测量显示装置，它可以灵敏、快速、精确地检测液氮罐内液氮液位的高低，并实时显 示。
本实用新型的液氮罐超声液位测量显示装置，由超声发射探头、超声接收探头、液 位显示控制系统、超声发射电路、超声接收电路、液晶显示器组成，其特征在于，所述 液位显示控制系统由超声发射电路、超声接收电路、控制芯片连接构成，其外形为瓶塞 状，且适于垂直固定于液氮罐口中央；所述超声发射探头与超声接收探头并列位于液位 显示控制系统的下方；所述液晶显示器位于液位显示控制系统的上方；其中所述超声 发射探头的输入端连接液位显示控制系统超声发射电路的Nl N2和N5 N6的输出端，超 声接收探头的输出端连接液位显示控制系统超声接收电路0P1放大器输入端；所述控制 芯片为51单片机，单片机的P1.0口连接超声发射电路的输入端，单片机外部中断O连 接超声波接收电路部分的输出端，单片机PO. 0接口连接液晶显示器。
上述液氮罐超声液位测量显示装置中，所述超声发射电路主要是由TTL非门电路组 成,其通过外部引脚Pl. 0输出脉冲宽度为250u s，载波为40kHz的10个脉冲的脉冲群， 从N1 N2 N3 N4的共同输入端输入，以推挽驱动形式加到超声波换能器上实施发射。为 了提高系统的抗干扰性能，将两个反相器并列在一起使用以增加驱动电流。Nl N2的输 出端和N5 N6的输出端刚好相位相差180° ，相位相反的方波叠加在一起加到超声发射 探头的两个输入端，即形成推挽驱动形式。
上述液氮罐超声液位测量显示装置中，所述超声接收电路以NE555组成的单稳态触 发电路为核心，接收到的40KHz超声信号通过接收超声波换能器变为40KHz的电脉冲信 号，此信号经过0P1放大器反相放大后，作为单稳态电路的触发信号，输入到NE555 的触发输入端22脚，使单稳态的输出端23脚输出一个正脉冲，此脉冲的宽度由R3和 C3决定，脉冲宽度为1. 1XR3XC3，根据本电路图里面的元件参数计算可得为llms，
3此正脉冲经过N7反相器倒相后形成宽度为llms的负脉冲，直接送到单片机的外部中断 0，以其下降沿触发中断响应。
上述液氮罐超声液位测量显示装置中，所述液晶显示器是标准字符点阵式液晶显示 模块，内部带有显示数据缓冲区。
.上述液氮罐超声液位测量显示装置中，所述控制芯片为51单片机，单片机的Pl.O 口接到发射电路的输入端，单片机的外部中断O接超声波接收电路部分的输出。在单片 机发射一串脉冲的同时，启动内部的定时器开始定时，直到外部中断接收到中断信号为 止，这段时间就是超声波在空中传播的时间。
其中，所述单片机在测得超声波传播时间后，其时间与探头至被测物体的距离成正 比。电子单元检测该时间，根据此时间和超声波在空气中的传播速度即可测得液面高度。 通过液晶显示器显示出来。
上述液氮罐超声液位测量显示装置中，所述超声发射探头发射出频率为30KHz 40KHz的超声波信号。所述超声接收探头的探测距离为l隱 20m。
本实用新型所述液氮罐超声液位测量显示装置的优良效果在于，所述测量显示装置 具有安装方便、非接触、无污染、精度高、量程范围大、结果读取直观等优点，能准确、 快速、灵敏地检测到液氮罐内液位的高低，便于医务人员和科研人员快捷而安全的获取 液氮的液位数据，能更好的为实验和临床工作提供支持。
图1是本实用新型所述液氮罐超声液位测量显示装置的结构示意图。
其中l指超声发射探头，2指液位显示控制系统，3指液晶显示器，4指超声 接收探头，5指液氮罐。
图2是液位显示控制系统电路图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
参照图1，本实用新型的液氮罐超声液位测量显示装置由超声发射探头1、液位显 示控制系统2、液晶显示器3、超声接收探头4、液氮罐5组成，其中所述液位显示控 制系统2由超声发射电路、超声接收电路、控制芯片连接构成，其外形为瓶塞状(倒圆 台形)，且适于垂直固定于液氮罐5 口 (圆台中部直径等于液氮罐口内径)中央；所述 超声发射探头1与超声接收探头4并列位于液位显示控制系统2的下方，液晶显示器3 位于液位显示控制系统2的上方；所述液位显示控制系统2中超声发射电路由TTL非 门电路组成；超声接收电路以NE555组成的单稳态触发电路为核心；控制芯片为51单 片机，单片机的Pl.O 口连接发射电路的输入端，单片机外部中断O连接超声波接收电 路部分的输出端，单片机PO.O接口连接液晶显示器；所述超声发射探头1的输入端与 液位显示控制系统2超声发射电路的Nl N2和N5 N6的输出端相连，超声接收探头4的 输出端与液位显示控制系统2超声接收电路0P1放大器输入端相连；所述液位显示控制 系统2的单片机发射一串脉冲，单片机的Pl.O 口接到发射电路的输入端，超声发射电 路以推挽驱动形式将脉冲信号加到发射超声波换能器上，超声发射探头1发射频率为 40KHz的超声波信号。同时，控制芯片启动内部的定时器开始定时；所述超声接收探头 4接收40KHz反射回波并转换为40KHz的电脉冲信号，此信号经过0P1放大器后形成宽 度为llms的负脉冲，直接送到单片机的外部中断O，以其下降沿触发中断响应。直到为止，这段时间就是超声波在空中传播的时间；所述控制芯片 在测得超声波传播时间后，因其时间与探头至被测物体的距离成正比。电子单元检测该 时间，根据此时间和超声波在空气中的传播速度即测得液面高度。通过液晶显示器3显 示出来。
上述液晶显示器采用LC0811，它是标准字符点阵式液晶显示模块，内部带有显示数 据缓冲区。
参照图2，超声发射电路主要是由TTL非门电路组成，通过外部引脚Pl. 0输出脉冲 宽度为250us，载波为40kHz的10个脉冲的脉冲群，从Nl N2 N3 N4的共同输入端输 入，以推挽驱动形式加到超声波换能器发射出去。为了提高系统的抗干扰性能，将两个 反相器并列在一起使用以增加驱动电流。Nl N2的输出端和N5 N6的输出端刚好相位相 差180° ，相位相反的方波叠加在一起加到超声发射探头的两个输入端，即形成推挽驱 动形式。
参照图2，超声接收电路以NE555组成的单稳态触发电路为核心，接收到的40KHz 超声信号通过接收超声波换能器变为40KHz的电脉冲信号，此信号经过0P1放大器反相 放大后，作为单稳态电路的触发信号，输入到NE555的触发输入端22脚，使单稳态的 输出端23脚输出一个正脉冲，此脉冲的宽度由R3和C3决定，脉冲宽度为1. 1XR3XC3， 根据本电路图里面的元件参数计算可得为llms，此正脉冲经过N7反相器倒相后形成宽 度为llms的负脉冲，直接送到单片机的外部中断O,以其下降沿触发中断响应。
参照图l，利用本实用新型的液氮罐超声液位测量显示装置进行液氮液位检测实验
液氮罐内注入液氮，尽快盖上盖塞，以后每隔3 5天把液氮罐超声液位测量显示 装置塞于液氮罐口上(即将其垂直固定于液氮罐口中央)。液位显示控制系统2的控制 芯片发射一串脉冲，控制芯片的P1.0 口接到发射电路的输入端，超声发射电路以推挽 驱动形式将脉冲信号加到超声波换能器上，超声发射探头1向液氮罐内液氮表面发射一 束频率为40KHz的超声波信号。同时，控制芯片启动内部的定时器开始定时。声波被液 氮表面反射，部分反射回波由超声接收探头4接收并转换为40KHz的电脉冲信号，此信 号经过0P1放大器后形成宽度为llms的负脉冲，直接送到控制芯片的外部中断0 ，以 其下降沿触发中断响应。直到控制芯片接收到中断信号为止，这段时间就是超声波在空 中传播的时间；控制芯片在测得超声波传播时间后，因其时间与探头至被测物体的距离 成正比。电子单元检测该时间，根据此时间和超声波在空气中的传播速度经过单片机运 算即测得液氮液面高度。通过液晶显示器3显示出来。
上述实验中超声发射探头发射出频率为40KHz的超声波信号。超声接收探头的探测 距离为1毫米 20米。
权利要求1. 一种液氮罐超声液位测量显示装置，由超声发射探头、超声接收探头、液位显示控制系统、超声发射电路、超声接收电路、液晶显示器组成，其特征在于，所述液位显示控制系统由超声发射电路、超声接收电路、控制芯片连接构成，其外形为瓶塞状，且适于垂直固定于液氮罐口中央；所述超声发射探头与超声接收探头并列位于液位显示控制系统的下方；所述液晶显示器位于液位显示控制系统的上方；其中所述超声发射探头的输入端连接液位显示控制系统超声发射电路的N1 N2和N5 N6的输出端，超声接收探头的输出端连接液位显示控制系统超声接收电路OP1放大器输入端；所述控制芯片为51单片机，单片机的P1.0口连接超声发射电路的输入端，单片机外部中断0连接超声波接收电路部分的输出端，单片机P0.0接口连接液晶显示器。
2. 如权利要求1所述液氮罐超声液位测量显示装置，其特征在于，所述超声发射电 路由TTL非门电路组成；所述超声接收电路以NE555组成的单稳态触发电路为核心。
3. 如权利要求l所述液氮罐超声液位测量显示装置，其特征在于，所述液晶显示器 是标准字符点阵式液晶显示模块，内部带有显示数据缓冲区。
4. 如权利要求1所述液氮罐超声液位测量显示装置，其特征在于，所述超声发射探 头发射出频率为30KHz 40KHz的超声波信号。
5. 如权利要求1所述液氮罐超声液位测量显示装置，其特征在于，所述超声接收探 头的探测距离为lmm 20m。
专利摘要本实用新型公开了一种液氮罐超声液位测量显示装置，由超声发射探头、超声接收探头、液位显示控制系统、超声发射电路、超声接收电路、液晶显示器组成，其中，所述液位显示控制系统由超声发射电路、超声接收电路、控制芯片连接构成，其外形为瓶塞状，且适于垂直固定于液氮罐口中央；所述超声发射探头与超声接收探头并列位于液位显示控制系统的下方；所述液晶显示器位于液位显示控制系统的上方。本实用新型所述液氮罐超声液位测量显示装置具有安装方便、非接触、无污染、精度高、量程范围大、结果读取直观等优点，能更好的为实验和临床工作提供支持。
文档编号G01F23/296GK201269768SQ20082017304
公开日2009年7月8日 申请日期2008年10月13日 优先权日2008年10月13日
发明者燕 吴, 孙仁祥, 徐红岩, 琇 李, 丽 王, 健 王, 萍 王, 马剑峰, 马絮飞 申请人:山东大学齐鲁医院