专利名称：超声波物位计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物位计，尤其是非接触测量中常用的超声波物位计。
背景技术：
超声波物位计是利用声波的反射原理进行距离测量的。超声波的频率与其测距能 力的关系为频率越高，指向性越好，抗干扰，但声强衰减的快，测量距离短；频率越低，指 向性差，易受干扰，但声强衰减的慢，测量距离长。 所以当测量环境不同时，选择合适的超声波频率才能达到最佳的测量结果。现有 超声波物位计都是只与一种谐振频率的探头相配套使用，对于需要经常改变测量环境的企 业来说，可更换探头的超声波物位计才是节省成本的途径。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种超声波物位计，在使用该超声波物位计 时，不会因为测量环境的改变而影响测量结果。 为了解决上述的技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种超声波物位计， 包括主壳体和探头；主壳体内设有控制电路板，探头内设有超声换能器；控制电路板与超 声换能器之间设有活动连接的导线，所述主壳体和探头之间是可拆卸连接。所述导线的活 动连接处设有接线端子。 作为本实用新型的一种改进，主壳体和探头之间设有连接体，连接体的内部是中 空的腔体，所述导线穿过该腔体；连接体与探头之间是可拆卸连接，具体来说，连接体与探 头之间以螺纹方式连接连接体腔体设有内螺纹，探头上设有与内螺纹对应的外螺纹，外螺 纹的顶端还设有密封圈，该结构可以充分保证探头和连接体结合良好，接合处具有较好的 防水性。 作为本实用新型的一种改进，主壳体上设有前罩和盖子，前罩上设有接线螺母和 指示灯；所述接线螺母在主壳体内的一端与所述控制电路板的相应输入/输出端连接；所 述指示灯的接线端与所述控制电路板的相应输出端连接；所述盖子盖在接线螺母和指示灯 上。主壳体上还设有人机接口 ；人机接口与主壳体内的控制电路板相应的输入/输出端连 接，所述人机接口包括按钮和照明灯。所述盖子是透明的。这样设计方便了操作人员从外 部观察控制超声波物位计工作。本处接线螺母用来连接电源供应线和本实用新型的信号输 出线。 本实用新型的优点是当测量环境发生变化，使原有的探头达不到测量标准时，只 要将与探头相连的控制电路板上的接线端子松开，换一个符合标准的探头装上即可，从而 大大节约了生产成本。所述探头可以是20kHz、40kHz或75kHz，探头与连接体相连的部分相 同，内嵌超声波换能器部分尺寸可以有不同。可根据测量需要更换探头，因而保证了在不同 测量环境下，超声波物位计的测量精密度。 一般来说20kHz探头的量程可达到16米，40kHz 探头的量程可达到12米，75kHz探头的量程可达到7米，他们的盲区都为30cm，精度都为千分之一，适用的环境分别为宽敞(探头周围3米无障碍物)且噪声小的环境、一般的环境以 及被测物体周围存在多个障碍物的环境。除此以外，通过外部控制系统可以在硬件上和软 件上对超声波物位计分别做有频率补偿、增益自动补偿、温度补偿和校正速度，这使得本实 用新型测量效果稳定，重复性好，精度高。本实用新型的使用温度为-4(TC 8(TC，工作电 压为20 36vDC，消耗电流< 150mA，开关量输出和4 20mA输出。
图1. 1为本实用新型的主视图。 图1. 2是本实用新型的左视图。 图2为本实用新型主壳体的俯视图。 图3为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。 如本实用新型的结构示意图1. l-2所示，一种超声波物位计，它包括主壳体1、连 接体2、探头3。主壳体1为圆柱形的铝合金壳体，其上设有凸起的长方形前罩6和圆形铝 合金盖子4。前罩上设有接线螺母7、指示灯8，盖子4中间由有机玻璃构成。主壳体l里设 有电路板和人机接口 ，人机接口与主壳体1通过螺丝固定，人机接口上还设有发光二极管9 和按钮10。连接体2通过焊接方式与主壳体1相连，并配法兰接口 5 ;连接体2与探头3通 过螺纹相连，连接体2腔内设有内螺纹，探头3连接处设有与之相配套的外螺纹，探头3连 接处的顶端还设有密封圈。探头3内设有超声换能器，超声波换能器靠灌封胶固定在探头 3内。 由于连接体2的腔体与主壳体1的腔体连通，控制电路板上的接线端子可以通过
连接体2的腔体与探头3上的接线端子相连。将两个接线端子接好，并将探头3旋进连接
体2内，这就完成了探头3的安装，不同频率的探头安装方式都是一样的。 安装好探头之后给设备通电，调整菜单到"探头类型"，然后选择刚换的探头的类
型，至此更换探头就完成了。 如本实用新型的电路原理图3所示，通过人机接口向微处理器发送控制信号，微 处理器分析后将驱动信号发送给驱动电路，由驱动电路控制探头对外发出超声波，当长声 波反射回来时，有接收电路将反射波信号转化为电信号输出给微处理器，微处理器据此进 行测量处理，并最终将测量结果输出。 工作时，微处理器直接控制超声波频率以及发射周期，超声波的频率当然是对应 不同频率的探头。因此，不同的探头决定了不同的发射周期，频率越小的探头对应发射的周 期越长。 微处理器在发送超声波时开始内部定时，发出去的超声波经物体反射回来被探头 内的超声换能器接收，超声换能器将声波信号转换成电信号，此电信号通常很微弱且有干 扰，因此可先通过一级前置放大去除共模干扰提高信噪比；然后，经过滤波电路放大所要的 频率、衰减其他频率；然后再经过一级放大使信号达到比较电平；最后，通过一个运放做的 比较器。该比较器的输出接到微处理器的外部中断端口，有回波则微处理器可以收到一个外部中断，这时微处理器停止内部定时，微处理器所得的定时时间既是超声波在空气中传 播的时间，根据公式s = t*v/2即可求出物体到探头之间的距离。由于声速与温度有关，所 以本电路还用一个lm73温度芯片获取当前温度值，在软件上做了温度补偿。
权利要求一种超声波物位计，包括主壳体和探头；主壳体内设有控制电路板，探头内设有超声换能器，其特征是控制电路板与超声换能器之间设有活动连接的导线，所述主壳体和探头之间是可拆卸连接。
2. 根据权利要求1所述的超声波物位计，其特征在于导线的活动连接处设有接线端子。
3. 根据权利要求1所述的超声波物位计，其特征在于主壳体和探头之间设有连接体，连接体的内部是中空的腔体，所述导线穿过该腔体；连接体与探头之间是可拆卸连接。
4. 根据权利要求3所述的超声波物位计，其特征在于连接体与探头之间以螺纹方式连接连接体腔体设有内螺纹，探头上设有与内螺纹对应的外螺纹，外螺纹的顶端还设有密封圈。
5. 根据权利要求l所述的超声波物位计，其特征在于主壳体上设有前罩和盖子，前罩上设有接线螺母和指示灯；所述接线螺母在主壳体内的一端与所述控制电路板的相应输入/输出端连接；所述指示灯的接线端与所述控制电路板的相应输出端连接；所述盖子盖在接线螺母和指示灯上。
6. 根据权利要求5所述的超声波物位计，其特征在于所述盖子是透明的。
7. 根据权利要求l所述的超声波物位计，其特征在于主壳体上还设有人机接口 ；人机接口与主壳体内的控制电路板相应的输入/输出端连接。
8. 根据权利要求7所述的超声波物位计，其特征在于所述人机接口包括按钮和照明灯。
专利摘要本实用新型涉及一种超声波物位计，包括主壳体和探头，主壳体内设有控制电路板和人机接口，人机接口与主壳体通过螺丝固定，控制电路板的接线端子与探头相连，探头内设有超声换能器，主壳体和探头之间还设有一连接体，连接体的腔体与主壳体的腔体连通，控制电路板上的导线通过连接体的腔体与探头上的导线相连。本实用新型的优点是可以根据需要更换不同谐振频率的探头，安装便捷；由于采用了温度补偿、自动增益控制等技术，使仪表的准确度更高，测量更精确。
文档编号G01F23/296GK201514254SQ200920236069
公开日2010年6月23日 申请日期2009年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者陈柏志 申请人:伊玛精密电子(苏州)有限公司