一種實(shí)用新型超聲波物位變送器介紹

　　今天為大家介紹一項(xiàng)國家發(fā)明授權(quán)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(qǐng)，并于2017年3月8日獲得授權(quán)公告。

　　內(nèi)容說明

　　本實(shí)用新型涉及一種超聲波物位變送器，屬于物位測量技術(shù)領(lǐng)域。

　　發(fā)明背景

　　超聲波物位計(jì)是利用聲波反射原理測量容器內(nèi)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(hào)遠(yuǎn)傳到主控室上位機(jī)。超聲波物位計(jì)由電子單元和壓電換能器及外面的殼體構(gòu)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(dāng)電子單元與壓電換能器形成一體式結(jié)構(gòu)時(shí)稱為一體式超聲波物位計(jì)，電子單元處于殼體內(nèi)部，殼體下部組合有壓電換能器;當(dāng)電子單元與壓電換能器各自形成獨(dú)立的結(jié)構(gòu)時(shí)稱為分體式超聲波物位計(jì)，二者之間通過外部的電纜相連接。

　　現(xiàn)有的超聲波物位計(jì)，無論是一體式還是分體式結(jié)構(gòu)，其安裝使用時(shí)均需要通過其提供的按鍵及顯示器來設(shè)置一些安裝參數(shù)，以使物位計(jì)能夠正常工作。超聲波物位計(jì)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(shè)定到物位計(jì)中，同時(shí)遠(yuǎn)傳的電流信號(hào)滿度、零點(diǎn)等其他參數(shù)也需設(shè)定。超聲波物位計(jì)必須提供按鍵及顯示器部分，供用戶設(shè)置必須的參數(shù)。使得具備以上裝置的超聲波物位計(jì)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積較大，制造成本也相對(duì)較大。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本實(shí)用新型提出了對(duì)上述超聲波物位計(jì)不足的解決方案，即設(shè)計(jì)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(gè)電子單元的體積，并將電子單元與壓電換能器集成到一個(gè)更小的殼體上，形成一個(gè)兩線制的一體式物位變送器，其通過2芯電纜向外遠(yuǎn)傳DC4～20mA電流信號(hào)，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(nèi)部電路工作，4mA以上部分作為遠(yuǎn)處信號(hào)輸出。

　　電子單元內(nèi)設(shè)計(jì)有小巧的藍(lán)牙模塊，用于收發(fā)藍(lán)牙電磁信號(hào)，用戶可以通過具備藍(lán)牙通信的手持設(shè)備如手機(jī)來設(shè)置物位變送器所需要的安裝參數(shù)，并可在距離變送器一定的范圍內(nèi)讀取變送器的測量數(shù)據(jù)及內(nèi)部參數(shù)，無需直接靠近變送器，方便調(diào)試設(shè)備。藍(lán)牙模塊采用主動(dòng)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(zhuǎn)換電路將外部供電轉(zhuǎn)換為電子單元內(nèi)各電路所需的工作電壓，單片機(jī)系統(tǒng)控制壓電換能器驅(qū)動(dòng)電路周期性工作，回波信號(hào)接收電路接收壓電換能器回波信號(hào)并觸發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，單片機(jī)系統(tǒng)采集溫度傳感器信號(hào)并控制DC4～20mA電流輸出電路的信號(hào)輸出，單片機(jī)控制藍(lán)牙通信模塊與外界通信。

　　因此，本變送器為一體式結(jié)構(gòu)，供電與電流信號(hào)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(nèi)構(gòu)成，電子單元包含有電壓轉(zhuǎn)換、單片機(jī)系統(tǒng)、壓電換能器驅(qū)動(dòng)、回波信號(hào)接收、藍(lán)牙通信和DC4～20mA電流輸出電路，壓電換能器為收發(fā)合一的單換能器。

　　由于聲速受溫度影響，為提高測量準(zhǔn)確度，殼體內(nèi)應(yīng)封裝有溫度傳感器。從殼體內(nèi)向外引出有2芯電纜，用于與外界進(jìn)行信號(hào)傳輸，并向變送器內(nèi)供電。由于電子單元去掉了按鍵及顯示器，進(jìn)而去掉了原來用于安放電子單元的外殼，這樣進(jìn)一步降低了成本，降低了產(chǎn)品價(jià)格，節(jié)約了用戶成本。由于提供了藍(lán)牙通信，使得參數(shù)的設(shè)定更加方便靈活。