44]所述中央处理器通过外接显示接口与显示设备连接，将测得的距离通过显示设备输出并显示，所述显示设备还用于进行参数设置。
[0045]本实施例中的传动机构3为为电动传动机构；
[0046]所述电动传动机构包括电机，电机控制器和设置在传动轴上的定位机构，电机控制器与中央处理器信号连接，通过中央处理器控制电机控制器去驱动电机执行相应动作。
[0047]所述中央处理器留有RS485通信接口，通过RS485通信接口连接上位机，将中央处理器测得的距离传送给上位机。
[0048]所述中央处理器连接数模转换电路，中央处理器测得的距离也可以通过数模转换电路转换成工业场合用的4_20mA的信号。
[0049]所述中央处理器还留有继电器输出接口，所述继电器输出接口可用于现地控制或报警。
[0050]本实施例中的超声波液位变送器测量液位的方法如下:
[0051]步骤A、设置已知固定距离，利用超声波摄像头测出当时的实际声速V实
[0052]Al.在中央处理器上连接一传动机构3，传动机构3相连一反射物2，通过中央处理器发出信号给传动机构3，驱动传动机构3将反射物2移动到超声波探头I正下方的已知固定距离L处；
[0053]A2.通过中央处理器发出发射信号，发射信号经变压器驱动电路升压后驱动超声波探头I发送超声波，超声波探头I发送超声波时的时间为11;
[0054]超声波探头I发送出来的超声波在遇到固定距离L处的反射物2后被反射回来，被反射回来的超声波回波被所述超声波探头I接收，并将其转化成超声波回波信号，超声波回波信号经放大、滤波、整形电路处理后传回给中央处理器触发采样，中央处理器接收到超声波回波信号的时间为t2;
[0055]中央处理器计算超声波探头I发送超声波和中央处理器接收到回波信号的这段时间 t，所述t = t2-tl ；
[0056]tl是超声波探头发射超声波时的时间(也就是发出驱动信号的时间)，t2是超声波探头接收到反射回来的超声波回波的时间(也就是中央处理器接收到回波信号的时间)，其中超声波探头将超声波信号转变成电信号、然后信号的放大、滤波、整形这些时间极短，可忽略。
[0057]A3.中央处理器根据公式:V实=s/t = 2L/(t2_tl)，计算得出当时的实际声速V实，并将测得的声速存储在中央处理器中；
[0058]步骤B0:通过中央处理器发出信号给传动机构3，驱动传动机构3收回，将所述反射物2移出超声波的测量范围；
[0059]B、利用步骤A中测得的实际声速测量待测物(待测液面)的距离L’
[0060]B1.通过中央处理器给出PMff发射信号，发射信号经经变压器驱动电路升压后驱动超声波探头I发送超声波，超声波探头I发送超声波时的时间为11’；
[0061]超声波探头I发出来的超声波在遇到待测物(待测液面)后被反射回来，被反射回来的超声波回波被所述超声波探头I接收，并将其转化成超声波回波信号，超声波回波信号经放大、滤波、整形电路处理后传回给中央处理器触发采样，中央处理器接收到超声波回波信号的时间为t2’；
[0062]中央处理器计算超声波探头I发送超声波和中央处理器接收到回波信号的这段时间 t’，所述t’ =t2’-tl，；
[0063]11 ’是超声波探头发射超声波时的时间(也就是发出驱动信号的时间)，t2 ’是超声波探头接收到反射回来的超声波回波的时间(也就是中央处理器接收到回波信号的时间)，其中超声波探头将超声波信号转变成电信号、然后信号的放大、滤波、整形这些时间极短，可忽略。
[0064]B2.中央处理器获取实际声速V实，并根据公式:L’ =V实X (l/2t’)= 1/2V实
[0065](丨2’41’)，计算得出超声波探头底面与待测液面的距离1/。
[0066]重复步骤A和步骤B，实现实时监测待测液面的距离L’。
[0067]中央处理器将实时测得的数据与中央处理器中预设的报警值进行比对，若超过预设的报警值将由中央处理器发出信号给报警装置，实现对待测物距离的实时监测。
[0068]所述中央处理器将重复测得的数据保存在内存中，并在设定的一段时间内进行智能算法滤波处理，减少因待测物(待测液面)表面波动或传播介质的流动造成的干扰，使数据更稳定更符合实际值。
[0069]所述智能算法滤波处理是指，中央处理器设定一个时间段，假如设定的时间段为I秒，超声波测量若I秒能测量10次，那么在I秒内能测得10个数据，而实际中I秒能测得I个数据就足够快了，因此通过中央处理器进行数据处理，去掉一些干扰数据，例如:去掉3个大的数据，3个小的数据，然后剩下的4个数据求取求平均值，因此得出的数据会更加准确，提高测量的精准度。
[0070]本实施例在超声波液位变送器的中央处理器上连接一个传动机构3，通过分时复用的方式，周期性的控制反射物2移动到超声波探头I下方固定距离位置，然后测得声速，当反射物2移出超声波探头测量范围时，又将上一次测量的声速用作下一次液位测量时所用得声速。因此，每一小段时间的液位测量都是先采用传动机构3移动反射物2进行声速采样，然后通过采集的声速进行正常的液位测量。如此使得超声波测量不受外界环境的影响，大大提高了测量的可重复性和精度。
[0071]上述实施例是对本实用新型的进一步说明，而不是限制本实用新型的范围。不脱离本实用新型的整个技术范围，可进行各种修改和改变。
【主权项】
1.基于一体化法实测声速的高精度超声波液位变送器，包括超声波探头和中央处理器，其特征在于， 中央处理器连接一传动机构，传动机构连接一反射物； 所述传动机构用于在接收中央处理器发出的驱动信号后，将与传动机构连接的反射物移动到超声波探头正下方，用于测量实际声速;所述传动机构还用于在测量实际声速后，接收中央处理器发出的收回信号，将发射物移出超声波探头测量范围； 所述中央处理器连接变压器驱动电路和放大、滤波、整形电路，所述超声波探头设置在变压器驱动电路和放大、滤波、整形电路之间； 所述变压器驱动电路，用于在接收中央处理器发出HVM信号后驱动超声波探头先后向位于超声波探头正下方的反射物或待测物发射超声波，超声波遇到反射物或待测物反射回来，被反射回来的超声波回波被所述超声波探头接收，并将其转化成超声波回波信号，超声波回波信号经放大、滤波、整形电路的处理后被中央处理器接收； 所述中央处理器与显示设备连接，将测得的距离数据通过显示设备输出并显示，所述显示设备还用于进行参数设置。2.根据权利要求1所述的基于一体化法实测声速的高精度超声波液位变送器，其特征在于， 所述传动机构为电动传动机构； 所述电动传动机构包括电机，电机控制器和设置在传动轴上的定位机构，电机控制器与中央处理器信号连接，通过中央处理器控制电机控制器去驱动电机执行相应动作。3.根据权利要求1或2所述的基于一体化法实测声速的高精度超声波液位变送器，其特征在于， 所述中央处理器留有RS485通信接口，通过RS485通信接口连接上位机，将中央处理器测得的所述距离数据传送给上位机。4.根据权利要求1或2所述的基于一体化法实测声速的高精度超声波液位变送器，其特征在于， 所述中央处理器还连接数模转换电路，中央处理器测得的所述距离数据也可以通过数模转换电路转换成工业场合用的4_20mA的信号。5.根据权利要求1或2所述的基于一体化法实测声速的高精度超声波液位变送器，其特征在于， 所述中央处理器还留有继电器输出接口，所述继电器输出接口用于现地控制或报警。
【专利摘要】基于一体化法实测声速的高精度超声波液位变送器，包括：超声波探头和中央处理器，中央处理器连接传动机构，传动机构连接反射物；传动机构用于在接收中央处理器发出的驱动信号后，将反射物移动到超声波探头正下方测量实际声速，还用于在测量声速后，接收中央处理器发出的收回信号，将发射物移出超声波探头测量范围；中央处理器连接变压器驱动电路和放大、滤波、整形电路，超声波探头设置在两电路之间。本实用新型通过中央处理器驱动传动机构控制反射物移动到超声波探头下方固定距离处，测得声速；并在反射物移出超声波探头测量范围后，用上一次测量的声速测量液位，如此使得超声波测量不受外界环境的影响，可有效提高测量的可重复性和精度。
【IPC分类】G01F23/296
【公开号】CN205246175
【申请号】CN201520966857
【发明人】周自平, 杨席, 王英健, 罗奎, 冯健
【申请人】湖南沄辉科技股份有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年11月30日