专利名称：多目标无定形液体实时体积无线检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液体体积检测装置，尤其是涉及一种多目标无定形液体实时体积无线检测系统，尤其是适用于高速飞行、强烈震荡等极端恶劣环境中和无法使用缆线直接连接情况下的多目标密闭容器内无定形非稳定液体实时体积的无线检测。
背景技术：
对密闭容器内无定形液体实时体积进行无线检测在现代工业技术中占有重要地位。传统的容量检测是对单一容器内静态定形液体进行液位检测，液位测量方法按探测器与液体接触与否分为两大类，一是接触式测量，二是非接触式测量。目前，常用的3种液位测量方式为光纤法、超声波法和激光法参考文献杨朝虹，李焕.新型液位检测技术的现状与发展趋势[J].工矿自动化，2009年06期。光纤法其基本技术原理是传感器的光学系统发射红外光谱段的光，入射到液面进而反射到接收系统，因此光学系统必须采用发射与接收同轴结构的技术方案，以获得足够高的发射与接收效率。超声波测量液位的方法很多，应用比较广泛的是脉冲回波法，这种方法是从声波源发射声波，测量声波到达所测液面后反射回来所需时间，利用该时间与液位高度成比例的原理来进行测量。通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间，再根据介质中超声波的传播速度和换能器的安装高度，就可计算出液位的高度。激光脉冲法测量液位的原理类似于超声波法。激光发射头发出激光脉冲到被测液面，反射或散射回来的激光脉冲被激光器接收端所接收。假设光脉冲在发射点与被测液面来回一次所经历的时间为At，那么液面高度即为h = c · At/2，式中c为光速。参考文献贾丽，袁小平，陈烨，邓昆，张继森.常用液位检测方法的研究[J].能源技术与管理，2009 :120-122;孙虎.液位检测技术的现状及传感器的选择[J].内蒙古石油化工，2009 60-61但是上述液位检测技术仍然存在诸多不足，首先，上述检测技术要求被检测的液体在容器内是处于稳定状态的，对无定形非稳定液体无法进行检测；其次，以上检测技术只能对单一容器内的液体进行检测，无法对多个容器内的液体进行多目标的实时检测；最后， 以上检测技术要求检测系统之间通过缆线连接，传输距离短，而对被测目标距离较远和无法实施缆线直接连接的情况却无法检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多目标无定形液体实时体积无线检测系统，尤其是高速飞行、强烈震荡等极端恶劣环境中和无法实施缆线直接连接情况下的多目标密闭容器内无定形非稳定液体实时体积的同步无线检测。本发明设有温度传感器、压力传感器、温度信号处理模块、压力信号处理模块、无线发射模块、无线接收模块、D/A处理模块、数据采集卡和微处理器，所述温度传感器和压力传感器分别安装在装有液体的密闭容器内部并与容器内气体接触，所述温度传感器的信号输出端与温度信号处理模块输入端连接，所述压力传感器的信号输出端与压力信号处理模块的输入端连接，温度信号处理模块的输出端和压力信号处理模块的输出端分别与无线发射模块的输入端连接，所述无线接收模块、D/A处理模块、数据采集卡和微处理器依次相连接。所述数据采集卡采集的多路数据采集的路数取决于容器的个数和数据采集卡的类型通过微处理器将数据进行处理显示。本发明是将数据采集卡采集的多路数据根据气态方程原理进行推导，计算出第η
个容器的实时液体体积V (液 η2) = V(密闭容器!^"PnlXTn2ZPn2 XTnlXV (密闭容器η)_ν(液nl)， 其中ν
(密闭容
为第η个容器的总体积，Pnl和Tnl分别为第η个容器内部气体的初始压力和初始温度， V(anl)为第η个容器内部液体的初始体积，Pn2和Tn2分别为某一时刻第η个容器内部气体的压力和温度，V(an2)为某一时刻第η个容器内部液体的体积，η为密闭容器的个数。所述无线收发模块可进行无线传输，实现对多目标密闭容器内无定形液体实时体积进行无线检测，尤其是在高速飞行、强烈震荡等极端恶劣环境下被测液体本身的液位容易随时间和环境等因素发生变化的场合和无法使用缆线直接将多个目标容器连接的情况下，典型的工作条件最好为输入电压为3 3. 6V，电源纹波彡80mV，天线可传输距离为空旷环境下0 600m取决于选用天线类型及传输环境。本发明的突出优点在于能够对多个密闭容器内无定形液体的实时体积进行多目标无线检测，尤其是针对在被测液体本身的液位容易随时间和环境等因素发生变化的场合，如航天器/飞行器燃料用量检测、油罐车的长途运输中燃油油位监测等，同时结合无线传输技术对无法实施缆线直接连接的系统进行多目标远程同步检测，比如火箭推进器是由几个燃料罐组成的，用本发明可以完成此环境下的多个燃料罐内部实时燃料体积的同步无线检测。
图1是本发明实施例的组成框图。图2是本发明实施例的温度信号处理模块电路原理图。图3是本发明实施例的电压信号处理模块电路原理图。图4是本发明实施例的无线传输模块电路原理图。图5是本发明实施例的D/A处理模块电路原理图。图6是本发明实施例的仿真密闭容器在常温常压下的灵敏区域分析图。在图6中， 横坐标为气体体积(mL)，纵坐标为气体压力(atm)。图7是本发明实施例的4个目标容器无定形液体实时体积无线检测实验结果分析图。在图7中，横坐标为放水量(mL)，纵坐标为液体体积(mL)；曲线1为密闭容器1的检测体积，曲线2为密闭容器1的实际体积；曲线3为密闭容器2的检测体积，曲线4为密闭容器3的实际体积；曲线5为密闭容器3的检测体积，曲线6为密闭容器3的实际体积；曲线 7为密闭容器4的检测体积，曲线8为密闭容器4的实际体积。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1示出本发明多目标无定形液体实时体积无线检测系统的组成框图。温度传感器11 In和压力传感器21 2η分别安装在装有液体的多个密闭容器内部并与容器内气体接触，检测密闭容器内部气体的实时温度值和实时气压值，所测得的数值分别通过温度信号处理模块31 3η和压力信号处理模块41 如转换成电压信号， 得到的电压信号通过无线发射模块51 5η进行调制、扩频和无线传输，无线接收模块6将接收到的信号进行解扩和解调，将解调的信号通过D/A处理模块7对信号进行处理，并通过数据采集卡8进行采集，数据采集卡8采集到的多路信号通过微处理器9进行处理，最后在 VB界面中进行实时显示。本发明由以下方法作为具体实施例，即利用CDMA、Walsh函数正交码、m序列作为扩频码的码分多址技术对多个目标的信号信息进行扩频、编码调制、无线传输和解扩、解调，实现对多目标密闭容器内无定形液体实时体积进行无线检测。下面以4个密闭容器为例对无线检测系统进行详细说明。本系统采用的Walsh 码组为 W1 = {1，1，1，1}、W2 = {1,0,1,0}, W3 = {1,1,0,0}； W4= {1,0,0,1}；以4为周期依次输出1111，1010，1100和1001的码序列。PN序列周期为 127位，码速率是Walsh码的8倍，接收端PN序列解扩只需要和接收信号进行异或运算，接收端利用PN序列的自相关性进行码同步。下面着重介绍Walsh码解调的方法一相关检测原理，如表1所示。Walsh调制码即原信息码与Walsh码同或，所得4路码统计所得1的个数并转化成相应3比特并行码，例如表中Walsh编码的第1列转化为010，第2列为100。在接收端则根据传递来的接收信息逐路进行相关检测。相关检测规则如表2所示。表1相关检测原理举例
权利要求
1.多目标无定形液体实时体积无线检测系统，其特征在于设有温度传感器、压力传感器、温度信号处理模块、压力信号处理模块、无线发射模块、无线接收模块、D/A处理模块、数据采集卡和微处理器，所述温度传感器和压力传感器分别安装在装有液体的密闭容器内部并与容器内气体接触，所述温度传感器的信号输出端与温度信号处理模块输入端连接，所述压力传感器的信号输出端与压力信号处理模块的输入端连接，温度信号处理模块的输出端和压力信号处理模块的输出端分别与无线发射模块的输入端连接，所述无线接收模块、 D/A处理模块、数据采集卡和微处理器依次相连接。
全文摘要
多目标无定形液体实时体积无线检测系统，涉及一种液体体积检测装置。设有温度传感器、压力传感器、温度信号处理模块、压力信号处理模块、无线发射模块、无线接收模块、D/A处理模块、数据采集卡和微处理器，所述温度传感器和压力传感器分别安装在装有液体的密闭容器内部并与容器内气体接触，所述温度传感器的信号输出端与温度信号处理模块输入端连接，所述压力传感器的信号输出端与压力信号处理模块的输入端连接，温度信号处理模块的输出端和压力信号处理模块的输出端分别与无线发射模块的输入端连接，所述无线接收模块、D/A处理模块、数据采集卡和微处理器依次相连接。
文档编号G01F22/02GK102288253SQ201110192019
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者周建华, 周志微, 游佰强, 王天石, 王玺, 迟语寒, 黄天赠 申请人:厦门大学