专利名称：防爆型超声液位报警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液位超限报警装置，尤其涉及一种防爆型超声液位报警装置。
背景技术：
在石油化工领域中要求在球型贮罐和大型常压立式储罐上必须安装独立的高液位报警设备，以保障生产的安全。目前常用的贮罐超声液位报警设备分外贴式和插入式两种；外贴式需用两个超声探头，超声发射探头连接变送器的输出端子，超声接收探头连接变送器的输入端子，并且安装时两个探头还要在同一水平线上，且相邻距离要小；插入式安装时需要停产进行开孔焊接。
外贴式是由变送器中的CPU给出一个激励脉冲，经过功放电路放大后，加到超声发射探头上发射超声信号，此信号在罐内反射后，被相邻的超声接收探头接收后变成电信号，经变送器中的限幅电路进行限幅保护后，再送到变送器中的放大电路进行放大，经过变送器中的CPU采集处理后进行比对，根据回波信号的强弱判断出贮罐液体液位是否达到报警线，并由变送器中的CPU将报警信号送至控制器，最后由控制器驱动声光报警器进行报警及进行继电操控。其比对原理是当超声探头所在位置有液体时，因为液体的阻抗小，超声探头会接收到一个相对较弱的反射信号；当超声探头所在位置没有液体时，因为罐内气体的阻抗相对较高，超声探头会接收到一个相对较强的反射信号；当然由罐内气体反射的强信号需要事先预存到CPU中作为比对标准。
由于现有的双探头式超声液位报警装置对探头的安装有诸多限制，因此，其安装检查维修都不方便。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种方便安装和维护的防爆型超声液位报警装置。
为实现上述目的，本实用新型防爆型超声液位报警装置，包括用于安装在液体储罐外壁上的外贴式超声探头和与之相连的变送器，超声探头为兼具发射和接收功能的防爆型换能器，且超声探头同时与变送器的信号输出端子和信号输入端子相连。其工作方式与现有的双探头式一样即处于报警线高度上的超声探头接收罐内介质的声回波，变送器再根据声回波的强弱判断出罐内液位是否达到报警线，从而完成储罐的液位限位报警检测。如此设计，安装时只需将超声探头固定在液体储罐外壁上的报警线上即可，而无需再安装超声信号接收探头，既易于安装，又方便了设备维护。
作为优化，变送器由信号处理器、发射信号放大器、接收信号限幅保护器、接收信号放大器和报警设备控制器组成；信号处理器的探测信号输出端子通过发射信号放大器与超声探头相连，信号处理器的探测信号接收端子通过接收信号放大器及接收信号限幅保护器与超声探头相连，信号处理器的报警信号输出端子与报警设备控制器相连。超声探头的辐射面紧贴在罐壁外表面，用同一个超声探头发射接收，由变送器中的信号处理器(CPU)给出一个激励脉冲，经过功率放大后，加到超声探头上，超声探头发出超声信号，此信号经过贮罐内介质反射回来，经过超声探头接收后变成电信号加到变送器中的接收信号限幅保护器进行限幅保护，送到变送器中的接收信号放大器进行放大，经过变送器中的信号处理器(CPU)采集处理后，根据回波信号的强弱判断出贮罐的液位是否达到报警线，并由变送器中的信号处理器(CPU)向报警设备控制器输出报警信号，最的由报警设备控制器驱动声光报警器进行报警及进行继电操控。
作为优化，超声探头的频率范围为500K-10MHz，发射信号放大器输送给超声探头的电信号为电压幅度为12-400V的尖脉冲，脉冲信号重复周期为0.5-3秒。其适用于罐壁厚度≤80mm，且无衬层和污垢的液体储罐。脉冲信号重复周期优选1秒。
作为优化，超声探头由聚氨酯浇封的压电陶瓷换能器和壳体及固定在壳体吸盘部分的磁铁构成。安装时超声探头可利用其壳体吸盘上的磁铁直接吸附在贮罐表面，先吸附在液面下进行标定，待标定好后，再吸附在报警液位处，并用油脂或双组份胶作为探头表面与罐壁之间的的耦合剂，最后用双组份胶再粘结吸盘外缘与罐壁之间的接口。当然安装前，需要事先对安装超声探头部位的罐壁进行处理，即清除罐壁上的油漆和污垢，并打磨出大于探头工作面积的圆形平面。
采用上述技术方案后，本实用新型防爆型超声液位报警装置安装时不穿孔、不动火、不损伤罐体，可在工作状态下安装，安装和工作时对罐内液体不产生干扰、无泄漏、无污染、无腐蚀；既适用于石化立罐、球罐、卧罐等压力或非压力罐体，也可用于对卫生条件需求严格的食品罐、医药罐、腐蚀性极强的液体储罐和液化气等易燃易爆燃料储罐。具有易于安装维修，适用范围广，可靠性强，安全性好，功率小，检测精度高，使用方便的优点。
图1是本实用新型防爆型超声液位报警装置的结构示意图；图2是本实用新型防爆型超声液位报警装置的超声探头的结构示意图；图3是本实用新型防爆型超声液位报警装置的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实例作更进一步的说明本实用新型防爆型超声液位报警装置包括用于安装在液体储罐3外壁上的外贴式防爆超声探头1和与之相连的变送器2。超声探头1兼具发射和接收功能，超声探头1由聚氨酯浇封的压电陶瓷换能器11和壳体12及固定在壳体吸盘121上的磁铁13构成；安装时，双组份胶4作为探头换能器11表面与储罐3之间的的耦合剂；双组份胶4再粘结吸盘121外缘与储罐3之间的接口。变送器2由信号处理器CPU21、发射信号放大器22、接收信号限幅保护器23、接收信号放大器24和报警设备控制器25组成；信号处理器CPU21的探测信号输出端子通过发射信号放大器22与超声探头1相连，信号处理器CPU21的探测信号接收端子通过接收信号放大器24及接收信号限幅保护器23与超声探头1相连，信号处理器CPU21的报警信号输出端子与报警设备控制器25相连。超声探头1的频率范围为500K-10MHz，发射信号放大器22输送给超声探头1的电信号为电压幅度为12-400V的尖脉冲，脉冲信号重复周期为1秒。
超声探头1的防爆标志为mIIT6，它可以在含II类T6组以下气体爆炸性混合物的一区及以下环境中用。
其工作过程是变送器2中CPU21给出的激励脉冲，经过变送器2中发射信号放大器22放大后，由超声探头1辐射到罐内，由贮罐3内介质反射回来，再由该超声波探头1接收并变成电信号送达变送器2中的接收信号限幅保护器23进行限幅保护，再到变送器2中的接收信号限幅保护器23进行放大，经过变送器中的CPU21采集、处理强弱不同的回波信号，据此判断贮罐3内液体的液位是否达到报警高度，再由变送器2中的报警设备控制器25把相应的声光信号和继电器开关量通过防爆处理的电缆送到控制室。
权利要求1.一种防爆型超声液位报警装置，包括用于安装在液体储罐外壁上的外贴式超声探头和与之相连的变送器，其特征在于超声探头为兼具发射和接收功能的防爆型换能器，且超声探头同时与变送器的信号输出端子和信号输入端子相连。
2.根据权利要求1所述报警装置，其特征在于变送器由信号处理器、发射信号放大器、接收信号限幅保护器、接收信号放大器和报警设备控制器组成；信号处理器的探测信号输出端子通过发射信号放大器与超声探头相连，信号处理器的探测信号接收端子通过接收信号放大器及接收信号限幅保护器与超声探头相连，信号处理器的报警信号输出端子与报警设备控制器相连。
3.根据权利要求2所述报警装置，其特征在于超声探头的频率范围为500K-10MHz，发射信号放大器输送给超声探头的电信号为电压幅度为12-400V的尖脉冲，脉冲信号重复周期为0.5-3秒。
4.根据权利要求1、2或3所述报警装置，其特征在于超声探头由聚氨酯浇封的压电陶瓷换能器和壳体及固定在壳体吸盘部分的磁铁构成。
专利摘要本实用新型涉及一种防爆型超声液位报警装置。为解决现有液位报警装置安装检查维修不方便的问题，其包括用于安装在液体储罐外壁上的外贴式超声探头和与之相连的变送器，超声探头为兼具发射和接收功能的防爆型换能器，且超声探头同时与变送器的信号输出端子和信号输入端子相连。信号处理器的探测信号输出端子通过发射信号放大器与超声探头相连，信号处理器的探测信号接收端子通过接收信号放大器及接收信号限幅保护器与超声探头相连，信号处理器的报警信号输出端子与报警设备控制器相连。其具有易于安装维修，适用范围广，可靠性强，安全性好，功率小，检测精度高，使用方便的优点。
文档编号G01F23/296GK2715124SQ20042011590
公开日2005年8月3日 申请日期2004年11月29日 优先权日2004年1月7日
发明者高翔 申请人:高翔