專利名稱：超聲波物位計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種物位計，尤其是非接觸測量中常用的超聲波物位計。
背景技術(shù)：
超聲波物位計是利用聲波的反射原理進(jìn)行距離測量的。超聲波的頻率與其測距能 力的關(guān)系為頻率越高，指向性越好，抗干擾，但聲強(qiáng)衰減的快，測量距離短；頻率越低，指 向性差，易受干擾，但聲強(qiáng)衰減的慢，測量距離長。 所以當(dāng)測量環(huán)境不同時，選擇合適的超聲波頻率才能達(dá)到最佳的測量結(jié)果?，F(xiàn)有 超聲波物位計都是只與一種諧振頻率的探頭相配套使用，對于需要經(jīng)常改變測量環(huán)境的企 業(yè)來說，可更換探頭的超聲波物位計才是節(jié)省成本的途徑。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種超聲波物位計，在使用該超聲波物位計 時，不會因為測量環(huán)境的改變而影響測量結(jié)果。 為了解決上述的技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種超聲波物位計， 包括主殼體和探頭；主殼體內(nèi)設(shè)有控制電路板，探頭內(nèi)設(shè)有超聲換能器；控制電路板與超 聲換能器之間設(shè)有活動連接的導(dǎo)線，所述主殼體和探頭之間是可拆卸連接。所述導(dǎo)線的活 動連接處設(shè)有接線端子。 作為本實用新型的一種改進(jìn)，主殼體和探頭之間設(shè)有連接體，連接體的內(nèi)部是中 空的腔體，所述導(dǎo)線穿過該腔體；連接體與探頭之間是可拆卸連接，具體來說，連接體與探 頭之間以螺紋方式連接連接體腔體設(shè)有內(nèi)螺紋，探頭上設(shè)有與內(nèi)螺紋對應(yīng)的外螺紋，外螺 紋的頂端還設(shè)有密封圈，該結(jié)構(gòu)可以充分保證探頭和連接體結(jié)合良好，接合處具有較好的 防水性。 作為本實用新型的一種改進(jìn)，主殼體上設(shè)有前罩和蓋子，前罩上設(shè)有接線螺母和 指示燈；所述接線螺母在主殼體內(nèi)的一端與所述控制電路板的相應(yīng)輸入/輸出端連接；所 述指示燈的接線端與所述控制電路板的相應(yīng)輸出端連接；所述蓋子蓋在接線螺母和指示燈 上。主殼體上還設(shè)有人機(jī)接口 ；人機(jī)接口與主殼體內(nèi)的控制電路板相應(yīng)的輸入/輸出端連 接，所述人機(jī)接口包括按鈕和照明燈。所述蓋子是透明的。這樣設(shè)計方便了操作人員從外 部觀察控制超聲波物位計工作。本處接線螺母用來連接電源供應(yīng)線和本實用新型的信號輸 出線。 本實用新型的優(yōu)點是當(dāng)測量環(huán)境發(fā)生變化，使原有的探頭達(dá)不到測量標(biāo)準(zhǔn)時，只 要將與探頭相連的控制電路板上的接線端子松開，換一個符合標(biāo)準(zhǔn)的探頭裝上即可，從而 大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。所述探頭可以是20kHz、40kHz或75kHz，探頭與連接體相連的部分相 同，內(nèi)嵌超聲波換能器部分尺寸可以有不同。可根據(jù)測量需要更換探頭，因而保證了在不同 測量環(huán)境下，超聲波物位計的測量精密度。 一般來說20kHz探頭的量程可達(dá)到16米，40kHz 探頭的量程可達(dá)到12米，75kHz探頭的量程可達(dá)到7米，他們的盲區(qū)都為30cm，精度都為千分之一，適用的環(huán)境分別為寬敞(探頭周圍3米無障礙物)且噪聲小的環(huán)境、一般的環(huán)境以 及被測物體周圍存在多個障礙物的環(huán)境。除此以外，通過外部控制系統(tǒng)可以在硬件上和軟 件上對超聲波物位計分別做有頻率補(bǔ)償、增益自動補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償和校正速度，這使得本實 用新型測量效果穩(wěn)定，重復(fù)性好，精度高。本實用新型的使用溫度為-4(TC 8(TC，工作電 壓為20 36vDC，消耗電流< 150mA，開關(guān)量輸出和4 20mA輸出。

圖1. 1為本實用新型的主視圖。 圖1. 2是本實用新型的左視圖。 圖2為本實用新型主殼體的俯視圖。 圖3為本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。 如本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖1. l-2所示，一種超聲波物位計，它包括主殼體1、連 接體2、探頭3。主殼體1為圓柱形的鋁合金殼體，其上設(shè)有凸起的長方形前罩6和圓形鋁 合金蓋子4。前罩上設(shè)有接線螺母7、指示燈8，蓋子4中間由有機(jī)玻璃構(gòu)成。主殼體l里設(shè) 有電路板和人機(jī)接口 ，人機(jī)接口與主殼體1通過螺絲固定，人機(jī)接口上還設(shè)有發(fā)光二極管9 和按鈕10。連接體2通過焊接方式與主殼體1相連，并配法蘭接口 5 ;連接體2與探頭3通 過螺紋相連，連接體2腔內(nèi)設(shè)有內(nèi)螺紋，探頭3連接處設(shè)有與之相配套的外螺紋，探頭3連 接處的頂端還設(shè)有密封圈。探頭3內(nèi)設(shè)有超聲換能器，超聲波換能器靠灌封膠固定在探頭 3內(nèi)。 由于連接體2的腔體與主殼體1的腔體連通，控制電路板上的接線端子可以通過
連接體2的腔體與探頭3上的接線端子相連。將兩個接線端子接好，并將探頭3旋進(jìn)連接
體2內(nèi)，這就完成了探頭3的安裝，不同頻率的探頭安裝方式都是一樣的。 安裝好探頭之后給設(shè)備通電，調(diào)整菜單到"探頭類型"，然后選擇剛換的探頭的類
型，至此更換探頭就完成了。 如本實用新型的電路原理圖3所示，通過人機(jī)接口向微處理器發(fā)送控制信號，微 處理器分析后將驅(qū)動信號發(fā)送給驅(qū)動電路，由驅(qū)動電路控制探頭對外發(fā)出超聲波，當(dāng)長聲 波反射回來時，有接收電路將反射波信號轉(zhuǎn)化為電信號輸出給微處理器，微處理器據(jù)此進(jìn) 行測量處理，并最終將測量結(jié)果輸出。 工作時，微處理器直接控制超聲波頻率以及發(fā)射周期，超聲波的頻率當(dāng)然是對應(yīng) 不同頻率的探頭。因此，不同的探頭決定了不同的發(fā)射周期，頻率越小的探頭對應(yīng)發(fā)射的周 期越長。 微處理器在發(fā)送超聲波時開始內(nèi)部定時，發(fā)出去的超聲波經(jīng)物體反射回來被探頭 內(nèi)的超聲換能器接收，超聲換能器將聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號，此電信號通常很微弱且有干 擾，因此可先通過一級前置放大去除共模干擾提高信噪比；然后，經(jīng)過濾波電路放大所要的 頻率、衰減其他頻率；然后再經(jīng)過一級放大使信號達(dá)到比較電平；最后，通過一個運(yùn)放做的 比較器。該比較器的輸出接到微處理器的外部中斷端口，有回波則微處理器可以收到一個外部中斷，這時微處理器停止內(nèi)部定時，微處理器所得的定時時間既是超聲波在空氣中傳 播的時間，根據(jù)公式s = t*v/2即可求出物體到探頭之間的距離。由于聲速與溫度有關(guān)，所 以本電路還用一個lm73溫度芯片獲取當(dāng)前溫度值，在軟件上做了溫度補(bǔ)償。
權(quán)利要求一種超聲波物位計，包括主殼體和探頭；主殼體內(nèi)設(shè)有控制電路板，探頭內(nèi)設(shè)有超聲換能器，其特征是控制電路板與超聲換能器之間設(shè)有活動連接的導(dǎo)線，所述主殼體和探頭之間是可拆卸連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波物位計，其特征在于導(dǎo)線的活動連接處設(shè)有接線端子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波物位計，其特征在于主殼體和探頭之間設(shè)有連接體，連接體的內(nèi)部是中空的腔體，所述導(dǎo)線穿過該腔體；連接體與探頭之間是可拆卸連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波物位計，其特征在于連接體與探頭之間以螺紋方式連接連接體腔體設(shè)有內(nèi)螺紋，探頭上設(shè)有與內(nèi)螺紋對應(yīng)的外螺紋，外螺紋的頂端還設(shè)有密封圈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波物位計，其特征在于主殼體上設(shè)有前罩和蓋子，前罩上設(shè)有接線螺母和指示燈；所述接線螺母在主殼體內(nèi)的一端與所述控制電路板的相應(yīng)輸入/輸出端連接；所述指示燈的接線端與所述控制電路板的相應(yīng)輸出端連接；所述蓋子蓋在接線螺母和指示燈上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波物位計，其特征在于所述蓋子是透明的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波物位計，其特征在于主殼體上還設(shè)有人機(jī)接口 ；人機(jī)接口與主殼體內(nèi)的控制電路板相應(yīng)的輸入/輸出端連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波物位計，其特征在于所述人機(jī)接口包括按鈕和照明燈。
專利摘要本實用新型涉及一種超聲波物位計，包括主殼體和探頭，主殼體內(nèi)設(shè)有控制電路板和人機(jī)接口，人機(jī)接口與主殼體通過螺絲固定，控制電路板的接線端子與探頭相連，探頭內(nèi)設(shè)有超聲換能器，主殼體和探頭之間還設(shè)有一連接體，連接體的腔體與主殼體的腔體連通，控制電路板上的導(dǎo)線通過連接體的腔體與探頭上的導(dǎo)線相連。本實用新型的優(yōu)點是可以根據(jù)需要更換不同諧振頻率的探頭，安裝便捷；由于采用了溫度補(bǔ)償、自動增益控制等技術(shù)，使儀表的準(zhǔn)確度更高，測量更精確。
文檔編號G01F23/296GK201514254SQ200920236069
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者陳柏志 申請人:伊瑪精密電子(蘇州)有限公司