專利名稱：一種抗傾斜和波動(dòng)的超聲波液位測(cè)量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域中利用超聲波原理測(cè)量液位的液位傳感器，尤其是能夠?qū)崈?液體液面波動(dòng)大和液體容器傾斜的液位實(shí)施穩(wěn)定、可靠的高精度測(cè)量。
背景技術(shù)：
利用超聲波發(fā)射到反射的時(shí)間差原理測(cè)量液位的液位傳感器已經(jīng)在測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域中得到 了比較廣泛的應(yīng)用。目前常見(jiàn)的技術(shù)方案有兩種
1、 超聲波傳感器置于被測(cè)液體上方，超聲波通過(guò)空氣到達(dá)液面，中間無(wú)障礙物。利 用超聲波在空氣中發(fā)射到反射的時(shí)間差測(cè)得液位。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是非接觸測(cè)量， 但在使用上的局限性是當(dāng)被測(cè)液體表面有波動(dòng)和液體容器傾斜時(shí)，反射波反射路 徑將偏離定義的測(cè)量線，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差大甚至失效。 '
2、 超聲波傳感器置于波導(dǎo)筒內(nèi)的底部，波導(dǎo)筒長(zhǎng)度略大于液位最大高度。波導(dǎo)筒在 使用中需被垂直安裝在被測(cè)液體底部，超聲波傳感器和液面之間無(wú)障礙物，利用 超聲波在液體中發(fā)射到反射的時(shí)間差測(cè)得液位。該方案一般用于測(cè)量清潔的液體
(如航空煤油等)液位，精度較高，但對(duì)于一些特殊場(chǎng)合仍有局限性。例如機(jī)動(dòng) 性很強(qiáng)和姿態(tài)變化很大的運(yùn)載工具，由于液體表面不垂直于測(cè)量線，反射波反射 路徑仍將偏離定義的測(cè)量線，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差大甚至失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述不足和實(shí)際需求提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、特別是當(dāng)被測(cè)液體表面有波動(dòng)和液 體容器傾斜時(shí)，仍能高精度測(cè)量液位的超聲波液位傳感器。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是在波導(dǎo)筒中增加了一圓柱形浮子。當(dāng)浮子的形狀，大小， 比重設(shè)計(jì)正確時(shí)，在浮力的作用下，浮子能動(dòng)態(tài)和高精度的跟隨液面。由于浮子的端面法線 始終平行于測(cè)量線，即超聲波通過(guò)的路徑不受容器姿態(tài)和液體波動(dòng)的影響，而使測(cè)量的可靠 性得到了保證。本方案已經(jīng)成功應(yīng)用于實(shí)際的動(dòng)態(tài)容器液位高精度測(cè)量裝置中。
本發(fā)明提供的方法和裝置，具有精度極高的優(yōu)點(diǎn)，其分辨力可達(dá)0.2mm，精度lmm。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。 圖l是本發(fā)明的原理說(shuō)明圖。 圖2是一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
圖中l(wèi).液體容器，2.波導(dǎo)筒，3.液面，4.浮子，5.超聲波換能器，6.上蓋，7.鋼 絲，8.下鋼絲架，9.導(dǎo)流孔。
在圖1中，由于液體容器l的變速運(yùn)動(dòng)，液面3產(chǎn)生傾斜。由于波導(dǎo)筒2的限制，浮子 4的端面法線仍和超聲波換能器5的端面法線平行。他的有益效果是超聲波通過(guò)的路徑不受 容器姿態(tài)和液體波動(dòng)的影響，從而使儀器的精度和可靠性得到了保證。
具體實(shí)施例方式
在圖2的實(shí)施例中，超聲波傳感器為下置式安裝，波導(dǎo)筒2底部安置收發(fā)一體式超聲波換 能器5，波導(dǎo)筒2的材料為鋁材，下方設(shè)有導(dǎo)流孔9。為了消除浮子4外圓柱面和波導(dǎo)筒2內(nèi)圓柱 面的粘附作用，在上蓋6中心和下鋼絲架8上連接有一導(dǎo)向用不銹鋼鋼絲7。中心有小孔的浮子 4在導(dǎo)向鋼絲的作用下， 一方面消除了浮子4外圓柱面和波導(dǎo)筒2內(nèi)圓柱面的粘附作用，還可以 保證浮子端面法線方向穩(wěn)定。
在具體的實(shí)施中，浮子4的長(zhǎng)度/直徑比為2.5-2.7;浮子直徑小于波導(dǎo)筒內(nèi)徑2mm;浮子 材料比重/液體比重為0.66。
真實(shí)的液位高度為超聲波回波的距離+ 0.66浮子高度。
本發(fā)明不適合應(yīng)用于污濁的液體中，例如污水，或粘度很大的液體例如原油。
權(quán)利要求
一種利用超聲波原理測(cè)量液位的傳感器，其特征在于波導(dǎo)管內(nèi)有一浮子在液位測(cè)量線上，跟隨液位的浮子可以通過(guò)波導(dǎo)管內(nèi)壁或通過(guò)位于液位測(cè)量線上的鋼絲導(dǎo)向。
全文摘要
本發(fā)明涉及測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域中利用超聲波原理測(cè)量液位的傳感器，尤其是能夠?qū)崈粢后w液面波動(dòng)大和液體容器傾斜的液位實(shí)施穩(wěn)定、可靠的高精度測(cè)量傳感器。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是在波導(dǎo)筒2中的中心線上增加了一圓柱形浮子4。當(dāng)浮子2的形狀，大小和比重設(shè)計(jì)正確時(shí)，在浮力的作用下，浮子能動(dòng)態(tài)和高精度的跟隨液面3。它的有益效果是由于浮子的端面法線始終對(duì)準(zhǔn)一體式超聲波換能器5的端面，即超聲波通過(guò)的路徑不受容器1姿態(tài)和液體波動(dòng)的影響而保持在定義的測(cè)量線上，使儀器的精度和可靠性得到了保證。它的主要用途是機(jī)動(dòng)性強(qiáng)或姿態(tài)變化大的液體容器中液位的穩(wěn)定和可靠測(cè)量。
文檔編號(hào)G01F23/296GK101634580SQ20091016428
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者萬(wàn)正軍, 瑞 吳, 廖俊必, 鐘慧婷 申請(qǐng)人:四川大學(xué)