超聲波 ? 物位變送器

今天為大家介紹一項國家發明授權專利——一種超聲波物位變送器。該專利由大連儀源科技有限公司申請，并于2017年3月8日獲得授權公告。

內容說明

本實用新型涉及一種超聲波物位變送器，屬于物位測量技術領域。

發明背景

超聲波物位計是利用聲波反射原理測量容器內的物料高度的儀表，能夠測量并顯示物位值（液位或料位）、輸出信號遠傳到主控室上位機。超聲波物位計由電子單元和壓電換能器及外面的殼體構成，分為一體式和分體式兩類，封裝有外殼的壓電換能器又稱為超聲波傳感器。當電子單元與壓電換能器形成一體式結構時稱為一體式超聲波物位計，電子單元處于殼體內部，殼體下部組合有壓電換能器；當電子單元與壓電換能器各自形成獨立的結構時稱為分體式超聲波物位計，二者之間通過外部的電纜相連接。

現有的超聲波物位計，無論是一體式還是分體式結構，其安裝使用時均需要通過其提供的按鍵及顯示器來設置一些安裝參數，以使物位計能夠正常工作。超聲波物位計首先測量的是到物體表面的距離，而物位值（液位或料位）是由安裝高度（從壓電換能器表面到容器底部的距離）減去測距值得到的，因此安裝高度必須設定到物位計中，同時遠傳的電流信號滿度、零點等其他參數也需設定。超聲波物位計必須提供按鍵及顯示器部分，供用戶設置必須的參數。使得具備以上裝置的超聲波物位計結構較復雜，體積較大，制造成本也相對較大。

發明內容

本實用新型提出了對上述超聲波物位計不足的解決方案，即設計一種超聲波物位變送器，將電子單元中的按鍵及顯示器部分去掉，從而壓縮整個電子單元的體積，并將電子單元與壓電換能器集成到一個更小的殼體上，形成一個兩線制的一體式物位變送器，其通過2芯電纜向外遠傳DC4～20mA電流信號，并在同一回路上由外部供電，回路中4mA以下部分供變送器內部電路工作，4mA以上部分作為遠處信號輸出。

電子單元內設計有小巧的藍牙模塊，用于收發藍牙電磁信號，用戶可以通過具備藍牙通信的手持設備如手機來設置物位變送器所需要的安裝參數，并可在距離變送器一定的范圍內讀取變送器的測量數據及內部參數，無需直接靠近變送器，方便調試設備。藍牙模塊采用主動休眠方式，每隔一定周期喚醒一次，這樣可以有效降低變送器功耗。電壓轉換電路將外部供電轉換為電子單元內各電路所需的工作電壓，單片機系統控制壓電換能器驅動電路周期性工作，回波信號接收電路接收壓電換能器回波信號并觸發單片機系統進行數據處理，單片機系統采集溫度傳感器信號并控制DC4～20mA電流輸出電路的信號輸出，單片機控制藍牙通信模塊與外界通信。
? ? ? ?因此，本變送器為一體式結構，供電與電流信號輸出為同一回路的兩線制形式，由電子單元和壓電換能器密封在單一殼體內構成，電子單元包含有電壓轉換、單片機系統、壓電換能器驅動、回波信號接收、藍牙通信和DC4～20mA電流輸出電路，壓電換能器為收發合一的單換能器
? ? ? ?由于聲速受溫度影響，為提高測量準確度，殼體內應封裝有溫度傳感器。從殼體內向外引出有2芯電纜，用于與外界進行信號傳輸，并向變送器內供電。由于電子單元去掉了按鍵及顯示器，進而去掉了原來用于安放電子單元的外殼，這樣進一步降低了成本，降低了產品價格，節約了用戶成本。由于提供了藍牙通信，使得參數的設定更加方便靈活。