一種發(fā)電機(jī)密封油箱超聲波測量報警裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種發(fā)電機(jī)密封油箱超聲波測量報警裝置，采用超聲波傳感器原理完成測量報警工作，它包括信號處理裝置和分別與之相連的信號發(fā)送裝置、信號接收裝置，信號發(fā)送裝置包括超聲波發(fā)射器及其連接的外圍放大器，信號接收裝置包括超聲波接收器及其連接的濾波電路，信號處理裝置包括單片機(jī)芯片以及分別與之相連的溫度傳感器、數(shù)字顯示器和信號報警器。由單片機(jī)輸出方波信號，利用外中斷口監(jiān)測接收返回信號，并將數(shù)據(jù)處理進(jìn)行顯示及報警。本裝置采用非接觸式檢測法，測量精度高，抗干擾能力強(qiáng)，安全效能得到很大提高，但較干簧管系統(tǒng)而言，使用造價相對較高，因而適用一些安全系數(shù)或工作精度要求相對較高的環(huán)境。
【專利說明】一種發(fā)電機(jī)密封油箱超聲波測量報警裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及測量、控制技術(shù)及裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)電機(jī)密封油箱超聲波測量報警裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前大容量汽輪發(fā)電機(jī)大多采用氫冷方式，凡采用氫冷方式的發(fā)電機(jī)就必須設(shè)置相應(yīng)的軸封裝置即油密封裝置，其供油系統(tǒng)有兩路各自獨(dú)立而又互相聯(lián)系的油路組成，一為空側(cè)油路，一為氫側(cè)油路。密封油箱是氫側(cè)油路的獨(dú)立油箱，接收氫側(cè)密封瓦的回油，為氫側(cè)密封油泵提供油源，進(jìn)行油氫分離，在發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)中起著極為重要的作用，所以油箱上的測量液位及報警信號裝置也顯得十分重要。
[0003]油箱液位測量報警裝置多采用的是干簧管，正常時干簧管接點(diǎn)斷開，遇到磁性物體，如液位磁性浮子時接點(diǎn)閉合，從而實(shí)現(xiàn)信號的采集。雖然測量敏感，但由于干簧管長時間受磁鐵影響，自身帶磁，易造成信號誤發(fā)和控制回路誤動作，而且處于交流220V電路中，易形成接點(diǎn)積碳或燒蝕現(xiàn)象，使接點(diǎn)失效造成油位失控，油箱內(nèi)油位過高或過低都會引起發(fā)電機(jī)密封瓦氫、空側(cè)油壓波動，甚至可能造成氫氣泄漏，引發(fā)惡性事故。
[0004]超聲波測距方法在眾多領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，如申請?zhí)枮?00920228190.7的實(shí)用新型提供了一種超聲波汽油箱油位傳感器，包括探頭、信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置。探頭上裝有反接的信號發(fā)生器和數(shù)據(jù)采集裝置，信號發(fā)生器和數(shù)據(jù)采集裝置分別與數(shù)據(jù)處理裝置相連接。探頭上裝有反接的超聲波發(fā)射/接收裝置，所述傳感器還包括濾波器、放大器、檢波器、CPU，它們依次相接；超聲波發(fā)射/接收裝置用作信號發(fā)生器和數(shù)據(jù)采集裝置，濾波器、放大器、檢波器、CPU用作數(shù)據(jù)處理裝置。該傳感器價格較低，非接觸測量精度高，高度可編程，抗干擾能力強(qiáng)，以及申請?zhí)枮?01010033387.2的的發(fā)明專利提供了一種用超聲波液位計測量液位的傳感裝置，屬于超聲波測量【技術(shù)領(lǐng)域】，其特征是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，在超聲波液位計與被測液體表面之間安裝有傳感裝置，其構(gòu)造是上端是一個保持水平位置的、圓餅狀的、表面光滑的反射板，反射板下表面中心位置與一垂直于反射板的連桿相連接，連桿中部活套在兩個支架端部的圓環(huán)中，支架的另一端固定連接在容器內(nèi)壁上，連桿下端與浮球連接在一起，浮球有一半漂浮在液面上。測量液位時，將超聲波液位計發(fā)出的超聲波反射在反射板的上表面，即可測出反射板上表面到液體底部的高度，將該高度值減去反射板的厚度以及連桿的長度和浮球的半徑值，即可得到液體表面準(zhǔn)確的液位數(shù)值，所以完全可以通過一定的方法將超聲波測距原理應(yīng)用于發(fā)電機(jī)密封油箱之中。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種發(fā)電機(jī)密封油箱超聲波測量報警裝置，采用非接觸式檢測法，測量精度高，報警效果好，抗干擾能力強(qiáng)，安全效能能夠得到很大提高。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的所采用的技術(shù)方案是:一種發(fā)電機(jī)密封油箱超聲波測量報警裝置，包括信號處理裝置和分別與之相連的信號發(fā)送裝置、信號接收裝置，所述信號發(fā)送裝置包括超聲波發(fā)射器及其連接的外圍放大器，所述信號接收裝置包括超聲波接收器及其連接的濾波電路，所述信號處理裝置包括單片機(jī)芯片以及分別與之相連的溫度傳感器、數(shù)字顯示器和信號報警器。
[0007]所述超聲波發(fā)射器由超聲波發(fā)射換能器與多個反相器組成。
[0008]所述超聲波接收器由超聲波接收換能器與接收芯片組成。
[0009]所述濾波電路為阻容耦合形式的兩級放大濾波電路。
[0010]所述接收芯片為紅外線檢波接收電路集成芯片。
[0011]所述單片機(jī)芯片為MCS-51系列可編程微控制器。
[0012]本實(shí)用新型工作時，單片機(jī)可以通過內(nèi)部硬件設(shè)定或封裝子程序的調(diào)取，實(shí)現(xiàn)采樣、比較、中斷、脈沖信號發(fā)出等一系列操作，例如通過子程序控制功能引腳輸出信號脈沖群，以推挽形式加到放大器的初級，推挽方式為低阻，用來保證口線上不分走電壓或分走極小的電壓，放大器升壓后，信號推動超聲波發(fā)射換能器發(fā)射出去。在接觸到反射面后，超聲波接收換能器將接收到的障礙物反射波傳送到濾波放大器進(jìn)行放大濾波，這是一個阻容耦合形式的高增益、低噪聲放大器，在對放大后的信號進(jìn)行檢波后，將檢測回波送回單片機(jī)接收端，完成信號采集過程。
[0013]單片機(jī)一方面將接收到的檢波信號轉(zhuǎn)換為通用數(shù)字信號，傳輸給外部連接的數(shù)字顯示器，另一方面將數(shù)字信號與內(nèi)部程序存儲的臨界報警值進(jìn)行大小比較，若達(dá)到或超過臨界報警值，執(zhí)行中斷子程序，并將報警信號傳輸給外部信號報警器，從而實(shí)現(xiàn)顯示與報警功能。由于超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接收回波的時間差τ，然后求出距離S=C*T/2，式中的C為超聲波波速，此波速受傳輸介質(zhì)溫度影響，故而單片機(jī)外圍連接溫度傳感器，通過檢測的不同溫度值，調(diào)用不同溫度下的波速值，使計算距離更加準(zhǔn)確。
[0014]本實(shí)用新型采用超聲波測距法，測量精度和安全效能得到很大提高，但較干簧管系統(tǒng)而言，使用造價相對較高，因而適用一些安全系數(shù)或工作精度要求相對較高的環(huán)境。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型的發(fā)射驅(qū)動電路圖。
[0017]圖3是本實(shí)用新型的接收濾波電路圖。
[0018]圖4是單片機(jī)測量的主程序流程圖。
[0019]圖5是單片機(jī)測量的定時中斷子程序流程圖。
[0020]圖6是單片機(jī)測量的外部中斷子程序流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1至圖6所示:一種發(fā)電機(jī)密封油箱超聲波測量報警裝置，包括信號處理裝置和分別與之相連的信號發(fā)送裝置、信號接收裝置。
[0022]信號發(fā)送裝置包括超聲波發(fā)射器及其連接的外圍放大器，其中超聲波發(fā)射器由超聲波發(fā)射換能器與多個反相器組成發(fā)射驅(qū)動電路，由單片機(jī)外接引腳輸出脈沖群作為驅(qū)動輸入信號，此信號為脈寬250 μ s,載波40kHz的方波信號,信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上位電阻Rl、R2—方面可以提高反向器輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間，反相器可選取抗干擾能力強(qiáng)的六反相施密特觸發(fā)器，如74LS14。
[0023]信號接收裝置包括超聲波接收器及其連接的濾波電路，其中，超聲波接收器由超聲波接收換能器與接收芯片組成，接收芯片為紅外線檢波接收電路集成芯片，如集成芯片CX20106A，具有很好的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。通過適當(dāng)更改輸出端電容的大小，還可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。接收芯片的信號在傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)之前，要經(jīng)過濾波電路，濾波電路為阻容耦合形式的兩級放大濾波電路，將芯片輸入信號，通過引入電容到共射級電路T1的基極，由T1放大后反映在T1集電極上，再經(jīng)下級引入電容到T2，放大后反映在T2集電極上，最后得到輸出信號通過OUT端口輸出。
[0024]信號處理裝置包括單片機(jī)芯片以及分別與之相連的溫度傳感器、數(shù)字顯示器和信號報警器。單片機(jī)芯片為MCS-51系列可編程微控制器，采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差，可以通過內(nèi)部硬件設(shè)定或封裝子程序的調(diào)取，實(shí)現(xiàn)采樣、比較、中斷、脈沖信號發(fā)出等一系列操作。本實(shí)用新型中，單片機(jī)用預(yù)設(shè)P端口輸出超聲波換能器所需的40kHz的方波信號，利用外中斷口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號，隨后一方面將接收到的返回信號轉(zhuǎn)換為通用數(shù)字信號，傳輸給外部連接的數(shù)字顯示器，另一方面將數(shù)字信號與內(nèi)部程序存儲的臨界報警值進(jìn)行大小比較，若達(dá)到或超過臨界報警值，執(zhí)行中斷子程序，并將報警信號傳輸給外部信號報警器，從而實(shí)現(xiàn)顯示與報警功能。
[0025]由于超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接收回波的時間差T，然后求出距離S=C*T/2，式中的C為超聲波波速，此波速受傳輸介質(zhì)溫度影響，故而單片機(jī)外圍連接溫度傳感器，通過檢測的不同溫度值，調(diào)用不同溫度下的波速值，例如油箱內(nèi)溫度為0°C時，計算子程序可調(diào)用聲波速度為323 m/s ;當(dāng)油箱內(nèi)溫度為30°C時，計算子程序可調(diào)用聲波速度為349 m/s，這樣可以使計算距離更加準(zhǔn)確。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)電機(jī)密封油箱超聲波測量報警裝置，其特征在于:包括信號處理裝置和分別與之相連的信號發(fā)送裝置、信號接收裝置，所述信號發(fā)送裝置包括超聲波發(fā)射器及其連接的外圍放大器，所述信號接收裝置包括超聲波接收器及其連接的濾波電路，所述信號處理裝置包括單片機(jī)芯片以及分別與之相連的溫度傳感器、數(shù)字顯示器和信號報警器。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波測量報警裝置，其特征在于:所述超聲波接收器由超聲波接收換能器與接收芯片組成。
3.如權(quán)利要求1所述的超聲波測量報警裝置，其特征在于:所述超聲波發(fā)射器由超聲波發(fā)射換能器與多個反相器組成。
4.如權(quán)利要求1所述的超聲波測量報警裝置，其特征在于:所述濾波電路為阻容耦合形式的兩級放大濾波電路。
5.如權(quán)利要求1所述的超聲波測量報警裝置，其特征在于:所述單片機(jī)芯片為MCS-51系列可編程微控制器。
6.如權(quán)利要求2所述的超聲波測量報警裝置，其特征在于:所述接收芯片為紅外線檢波接收電路集成芯片。
【文檔編號】G01F23/296GK204007794SQ201420398488
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】時偉, 王飛, 李春暉 申請人:國家電網(wǎng)公司, 鎮(zhèn)平縣電業(yè)局