一种液位开关系统及液位测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种液位开关系统及液位测量方法，其中液位开关系统包括发射探头、接收探头以及主机。发射探头位于罐体外壁上的警戒位置，接收探头位于罐体外壁上，分别通过线缆与主机连接。通过将压电片放置在斜块上改变超声波信号进入罐壁的入射角，以产生纵波信号和横波信号，主机根据纵波接收信号和横波接收信号之间的信号强度差值判断罐体液位是否达到警戒位置。本发明专利技术采用同一探头发射超声波信号产生的纵波接收信号和横波接收信号之间的信号强度差值进行液位判读，解决了由于校准探头与测量探头各自受到环境温度和时间等影响造成测量探头和校准探头间信号强度随机漂移、影响液位开关测量报警可靠性的问题，提高了液位开关测量报警的可靠性。开关测量报警的可靠性。开关测量报警的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种液位开关系统及液位测量方法


[0001]本专利技术涉及罐体液位测量、报警
，特别是涉及一种液位开关系统及液位测量方法。

技术介绍

[0002]液位开关是用于判断罐体液位是否到达预设高度的仪器，非接触式液位开关通常采用外测式超声波探头进行测量。目前外部安装测量的液位开关的测量原理是，在罐壁外侧需要检测液位的监测点处安装测量头，测量头向罐壁内发射超声波，超声波进入罐壁内部后会在罐壁的内、外表面之间来回反射多次而形成余振信号，通过测量头接收到的罐壁中余振信号的强弱来判断液位；因为超声波从罐内壁进入空气和液体的声压透射系数不同，当罐内液面低于监测点时，从罐内壁进入空气的声压透射系数小，超声波在容器壁的内、外表面之间来回反射的能量损失会比较小，接收到的余振信号能量比较大；而当罐内液面高于监测点时，从罐内壁进入液体的声压透射系数大，超声波在容器壁的内、外表面之间来回反射的能量损失会比较大，接收到的余振信号能量比较小。这种测量方式存在一定缺陷，如由于罐体内壁表面变稠的粘附层、液体温度、罐体外环境温度等发生变化，使得安装后信号强度变化大、不稳定性高、误动率高、工作稳定性差和可靠性差；而且，由于信号强度与每一个罐体的罐壁材质、壁厚、液体成分和温度等有关，不同罐体上的信号强度差别很大，需要对每个罐体进行现场标定，人工调整设定警戒判定值，安装调试工作量很大、效率低、使用可靠性降低。现有技术针对目前外部安装测量的液位开关存在的上述问题进行了改进，提出一种通过校准探头信号强度与高低位测量探头信号强度的比值变化来判断是否有液的自校准的外贴超声波液位开关测量系统，解决了目前外部安装测量的液位开关误动率高、工作稳定性差、可靠性差和在现场使用中需要人工定期标定调校、安装调试工作量很大、效率低的问题。但该改进技术仍存在缺陷，如校准探头与测量探头各自受到环境温度和时间等影响，造成测量探头和校准探头间信号强度随机漂移，影响液位开关测量报警的可靠性等。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种液位开关系统及液位测量方法，以提高液位开关测量报警的可靠性。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种液位开关系统，包括：发射探头、接收探头以及主机；所述发射探头与所述接收探头分别通过线缆与所述主机连接；
[0006]所述发射探头安装于罐体外壁上的警戒位置，所述发射探头用于根据所述主机的控制发射超声波信号；所述发射探头包括压电片以及斜块；所述斜块安装于所述罐体外壁上，所述压电片位于所述斜块的斜面上，通过所述斜块改变所述超声波信号进入罐壁的入射角；所述超声波信号透射入罐壁后产生不同折射角的纵波信号和横波信号；
[0007]所述接收探头安装于所述罐体外壁上，所述接收探头与所述发射探头间隔预设距离；所述不同折射角的纵波信号和横波信号在所述罐壁内经过多次反射后由所述接收探头接收；所述接收探头用于将检测到的纵波接收信号和横波接收信号发送至所述主机；
[0008]所述主机用于根据所述纵波接收信号和所述横波接收信号之间的信号强度差值判断罐体液位是否达到警戒位置。
[0009]一种液位测量方法，所述液位测量方法基于所述的液位开关系统，所述液位测量方法包括：
[0010]主机控制所述发射探头发射超声波信号；所述超声波信号透射入罐壁后产生不同折射角的纵波信号和横波信号；
[0011]所述主机根据所述纵波信号和横波信号的反射次数确定信号强度差阈值；
[0012]所述接收探头将检测到的纵波接收信号和横波接收信号发送至所述主机；
[0013]所述主机计算所述纵波接收信号和所述横波接收信号之间的信号强度差值；
[0014]所述主机根据所述信号强度差值和所述信号强度差阈值判断罐体液位是否达到警戒位置。
[0015]可选地，所述主机根据所述纵波信号和横波信号的反射次数确定信号强度差阈值，具体包括：
[0016]所述主机根据所述纵波信号和横波信号的反射次数，采用公式y＝(a
T1
)/(b
T2
)
×
d确定所述信号强度差阈值y；其中T1为纵波信号反射次数；T2为横波信号反射次数；a为纵波透射率；b为横波透射率；d为比例系数。
[0017]可选地，所述主机计算所述纵波接收信号和所述横波接收信号之间的信号强度差值，具体包括：
[0018]所述主机采用公式x＝V1/V2计算所述纵波接收信号和所述横波接收信号之间的信号强度差值x；其中V1为纵波接收信号的强度，V2为横波接收信号的强度。
[0019]可选地，所述主机根据所述纵波信号和横波信号的反射次数确定信号强度差阈值，具体包括：
[0020]所述主机根据所述纵波信号和横波信号的反射次数，采用公式y＝(a
T1
‑
b
T2
)
×
d确定所述信号强度差阈值y；其中T1为纵波信号反射次数；T2为横波信号反射次数；a为纵波透射率；b为横波透射率；d为比例系数。
[0021]可选地，所述主机计算所述纵波接收信号和所述横波接收信号之间的信号强度差值，具体包括：
[0022]所述主机采用公式x＝V1
‑
V2计算所述纵波接收信号和所述横波接收信号之间的信号强度差值x；其中V1为纵波接收信号的强度，V2为横波接收信号的强度。
[0023]可选地，所述主机根据所述信号强度差值和所述信号强度差阈值判断罐体液位是否达到警戒位置，具体包括：
[0024]所述主机判断所述信号强度差值x是否大于y+c，获得第一判断结果；其中c为回差值；
[0025]若所述第一判断结果为所述信号强度差值x大于y+c，确定所述罐体液位达到警戒位置；
[0026]若所述第一判断结果为所述信号强度差值小于或等于y+c，判断所述信号强度差
值x是否小于y
‑
c，获得第二判断结果；
[0027]若所述第二判断结果为所述信号强度差值x小于y
‑
c，确定所述罐体液位未达到警戒位置。
[0028]可选地，在所述主机计算所述纵波接收信号和所述横波接收信号之间的信号强度差值之前，还包括：
[0029]所述主机判断所述纵波接收信号的强度和所述横波接收信号的强度是否分别大于纵波接收信号的强度阈值和横波接收信号的强度阈值；
[0030]若所述纵波接收信号的强度大于所述纵波接收信号的强度阈值且所述横波接收信号的强度大于所述横波接收信号的强度阈值，所述主机计算所述纵波接收信号和所述横波接收信号之间的信号强度差值。
[0031]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0032]本专利技术提供了一种液位开关系统及液位测量方法，所述液位开关系统包括发射探头、接收探头以及主机；所述发射探头安装于罐体外壁上的警戒位置，用于根据所述主机的控制发射超声波信号；所述发射探头包括压电片以及斜块；所述斜块安装于所述罐体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液位开关系统，其特征在于，包括：发射探头、接收探头以及主机；所述发射探头与所述接收探头分别通过线缆与所述主机连接；所述发射探头安装于罐体外壁上的警戒位置，所述发射探头用于根据所述主机的控制发射超声波信号；所述发射探头包括压电片以及斜块；所述斜块安装于所述罐体外壁上，所述压电片位于所述斜块的斜面上，通过所述斜块改变所述超声波信号进入罐壁的入射角；所述超声波信号透射入罐壁后产生不同折射角的纵波信号和横波信号；所述接收探头安装于所述罐体外壁上，所述接收探头与所述发射探头间隔预设距离；所述不同折射角的纵波信号和横波信号在所述罐壁内经过多次反射后由所述接收探头接收；所述接收探头用于将检测到的纵波接收信号和横波接收信号发送至所述主机；所述主机用于根据所述纵波接收信号和所述横波接收信号之间的信号强度差值判断罐体液位是否达到警戒位置。2.一种液位测量方法，所述液位测量方法基于权利要求1所述的液位开关系统，其特征在于，所述液位测量方法包括：主机控制所述发射探头发射超声波信号；所述超声波信号透射入罐壁后产生不同折射角的纵波信号和横波信号；所述主机根据所述纵波信号和横波信号的反射次数确定信号强度差阈值；所述接收探头将检测到的纵波接收信号和横波接收信号发送至所述主机；所述主机计算所述纵波接收信号和所述横波接收信号之间的信号强度差值；所述主机根据所述信号强度差值和所述信号强度差阈值判断罐体液位是否达到警戒位置。3.根据权利要求2所述的液位测量方法，其特征在于，所述主机根据所述纵波信号和横波信号的反射次数确定信号强度差阈值，具体包括：所述主机根据所述纵波信号和横波信号的反射次数，采用公式y＝(a
T1
)/(b
T2
)
×
d确定所述信号强度差阈值y；其中T1为纵波信号反射次数；T2为横波信号反射次数；a为纵波透射率；b为横波透射率；d为比例系数。4.根据权利要求3所述的液位测量方法，其特征在于，所述主机计算所述纵波接收信号和所述横波接收信号之间的信号强度差值，具体包括：所述主机采用公式x＝V1/V2计算所述纵波接收信号和所述横波...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璞，王定华，王瑞，
申请(专利权)人：西安定华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：