黼触式液位检测仪的设计与实现
触
式液
位检测仪
的
设计
与
实现
目前常见的各种油料储运设备本身基本上都没有自身液车，则一般都靠打开油罐使用测油绳来进行检测。这样的检测不但精度差，而且安全系数也比较低。现有用于液位测量
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！。
吨堕Ｈ燃叶
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图一系统组成框图
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部进行检测，这样既不方便也不安全而且造价一般都比较昂
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荆信号主形变换ｌ
岖
贵。
本文介绍一种适合于小型油料储运设备（一般指高度不
超过ｓ米的设备）的液位检测系统，它是一种非接触式测量仪表，又具有智能仪表的许多优良性能。该液位检测仪具有
其中超声波检测器的主要功能一是在单片机控制下发射用于检测的超声波信号，二是接受回波反射信号并送信号处理电路；信号控制处理系统的功能则主要是控制发射信号和处理分析回波信号。
１．２测量原理
本系统主要采用超声检测技术和微机处理技术相结合，
操作简单、使用方便、便于携带、检测精度高、性能稳定、
实用性强、价格低等特点。
１
系统总体设计１．１系统的基本结构
系统的组成如图一所示，主要由超声波检测器（包括超声波探头与超声波收发电路）及以单片机为核心的信号处理
与控制电路组成。
设计一种能够自动对密闭容器（贮罐）中的液体的液位进行自动测量的仪器。同时，仪器能够记录并显示相应的处理结
果。
测量方法如图二所示，将超声波探头置于被测密闭罐状
容器底部，井巳尽量使其与液面垂直。
系统是由硬件系统和软件系统两部分组ｆ＝｛：的。‘硬件主要
９ｎ７
万方数据
鬻～
图二测量方法示意图
仪器是根据“回波测距”的原理设计的。系统由超声波发射器发射超声波，声脉冲经各种介质进行传播。当超声波经第一介质（罐体壁）遇到第一个界面（即两种不同介质的接触面，这里是指固／液界面），会产生一次回波（我们也称为始波），探头接收到此信号后，送电路处理（由于回波信号一般为毫伏级别目．为不规则波形，为了便于后续电路处理，要通过一定的整形放大使之成为可以为单片机系统电路识别的信号），系统记录下回波接收时问ｔ。。此时的超声波除大部分反射外，会有部分透射过第一界面进入第二介质
（这里是液体）。当超声波到达第二界面～油／气界面，又
会产生反射，探头接收到第二次回波并记录时问ｔ，。如果超
声波有足够的强度或者在液位相对比较低的时候，我们还可以接收到第二、第三次甚至更多的回波，得到ｔ。、ｔ。等等，
如图三所示。相邻两个ｔ。ｔ．（ｎ＝ｏ、１、２…）的差值我们
一般称为渡越时间。由于超声波在固体介质巾的传播速度一般远大于在液体介质巾的传播速度，再加上罐壁厚度远小于一般需要测量的液位高度，在罐壁传播的时问可以忽略不记，即渡越时问可近似认为是超声波在液体介质中的传播时问。由于超声波在同一介质巾的传输速度不变，这样由渡越时问和声速，就可以计算出要测量的液位高度。这样，根据公式（１）就可以计算出液位的高度。
Ｈ＝ｃ×！咝型，（ｎ＝ｏ、１、２……）
（１）
２
式中：Ｈ——液面高度；
ｃ——超声波在液体介质巾的传播速度；
单片机每４０ｍｓ发射一个控制脉冲，如此反复。为－ｒ提高精度，系统每测得６组数据取一次平均值存储并送显示。２仪器的功能与特点
该仪器是一种智能化的数字仪表，具有如下的功能与特点：
①仪器总重量比较轻（不超过５ｋｇ），体积小，便于携带，可以实现随走随测，同时仪器的操作简单，使用者不需要进行任何培训：
②实现１ｒ真正意义上的非接触测量，仪器在进行测量时，仪器的任何部件均不需要与被测介质进行接触，因而可以对一般仪表不能进行检测的强酸、强碱、易燃、易爆等介质进行检测；
③仪器可以完全独立进行检测，不需要对被测罐体进行改装改造，也就是说使用一台仪器可以完成对多个被测对象
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图三
波形示意图
④该仪器的盲区为８毫米，最大测量距离为４米，完全⑤该仪器采用了标准模块定标、温度补偿等多种用来提该液位检测仪经实际应用检验，不仅能方便、快速地对仪器采用全封闭结构，不仅适合于在一般情况下的液位用前景和推广价值。
［１］陈至坤．智能超声料位仪【ＪＪ．自动化仪表，１９９４，４．［２］李东梅．国外储罐计量仪表的发展动态．仪器仪表用户，２００２，３．
［３］李广峰，等．超声波流量计的高精度测量技术［Ｊ］．仪作者简介
鲍帮玉，南昌陆军学院科文教研窒副主任，副教授，长期从事电子技术的教学与科研工作，参与和完成军内外科研课题多项，主要研究方向：传感器、自动控制等。
王海军，南昌陆军学院科文教研室讲师，从事电子技术的教学与科研工作，参与和完成军内外科研课题多项，主要研究方向：检测技术及仅表。
的测量，降低了成本投入；
可以满足油罐车等相对高度较低的罐体的测量需求；
高精度的措施，一般测量精度可达±１毫米，能够满足一般检测的精确测量。同时根据需求还可以通过选用高精度灵敏器件等方法进一步提高测量精度，例如通过提高采样频率（现有频率为２Ｍ）等方法。３结束语
一些小型油罐的液位进行精确的测量，而且可以实现对其进行实时监测。实际应用结果也表明，该仪器对于那些自身未装备任何检测设备而且又不便对罐体进行改装改造的油罐进行精确测量或实时监测的一个首选设备。
检测，而且在一些超声波探头能够正常工作的高温、高压、强腐蚀等条件下，仍然能够进行精确的检测，具有很好的应参考文献
器仪表学报，２００１，６．
非接触式液位检测仪的设计与实现
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
鲍帮玉， 王海军， Bao Bangyu， Wang Haijun南昌陆军学院科文教研室,江西,南昌,330103科技广场
SCIENCE MOSAIC2007(11)3次
参考文献(3条)
1. 李广峰 超声波流量计的高精度测量技术[期刊论文]-仪器仪表学报 2001(06)2. 李东梅 国外储罐计量仪表的发展动态 2002(03)3. 陈至坤 智能超声料位仪 1994(04)
引证文献(3条)
1. 胡蓉. 王虎挺. 坎杂. 王丽红. 李成松. 陈绍杰 番茄籽皮分离机监控系统液位传感器的选择[期刊论文]-石河子科技2010(4)
2. 胡蓉. 王虎挺. 坎杂. 王丽红. 李成松. 陈绍杰. 杨旭海 番茄籽皮分离装置监控系统研究[期刊论文]-新疆农机化2009(4)
3. 王海军. 鲍帮玉 非接触式超声波液位检测仪系统中的单片机应用[期刊论文]-科技广场 2008(12)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kjgc200711074.aspx
黼触式液位检测仪的设计与实现
触
式液
位检测仪
的
设计
与
实现
目前常见的各种油料储运设备本身基本上都没有自身液车，则一般都靠打开油罐使用测油绳来进行检测。这样的检测不但精度差，而且安全系数也比较低。现有用于液位测量
：！圈—一
！。
吨堕Ｈ燃叶
Ｌ……………一一
图一系统组成框图
，状甘ｐ恫Ｊ取脶土’叫。义。…！¨＾，环兀Ｉ下八Ｊ瑁地以团ｌ’１
部进行检测，这样既不方便也不安全而且造价一般都比较昂
“Ｊ以田
吖爵
ｌ：：：：：：．Ｊ
Ｉ
Ｔ
荆信号主形变换ｌ
岖
贵。
本文介绍一种适合于小型油料储运设备（一般指高度不
超过ｓ米的设备）的液位检测系统，它是一种非接触式测量仪表，又具有智能仪表的许多优良性能。该液位检测仪具有
其中超声波检测器的主要功能一是在单片机控制下发射用于检测的超声波信号，二是接受回波反射信号并送信号处理电路；信号控制处理系统的功能则主要是控制发射信号和处理分析回波信号。
１．２测量原理
本系统主要采用超声检测技术和微机处理技术相结合，
操作简单、使用方便、便于携带、检测精度高、性能稳定、
实用性强、价格低等特点。
１
系统总体设计１．１系统的基本结构
系统的组成如图一所示，主要由超声波检测器（包括超声波探头与超声波收发电路）及以单片机为核心的信号处理
与控制电路组成。
设计一种能够自动对密闭容器（贮罐）中的液体的液位进行自动测量的仪器。同时，仪器能够记录并显示相应的处理结
果。
测量方法如图二所示，将超声波探头置于被测密闭罐状
容器底部，井巳尽量使其与液面垂直。
系统是由硬件系统和软件系统两部分组ｆ＝｛：的。‘硬件主要
９ｎ７
万方数据
鬻～
图二测量方法示意图
仪器是根据“回波测距”的原理设计的。系统由超声波发射器发射超声波，声脉冲经各种介质进行传播。当超声波经第一介质（罐体壁）遇到第一个界面（即两种不同介质的接触面，这里是指固／液界面），会产生一次回波（我们也称为始波），探头接收到此信号后，送电路处理（由于回波信号一般为毫伏级别目．为不规则波形，为了便于后续电路处理，要通过一定的整形放大使之成为可以为单片机系统电路识别的信号），系统记录下回波接收时问ｔ。。此时的超声波除大部分反射外，会有部分透射过第一界面进入第二介质
（这里是液体）。当超声波到达第二界面～油／气界面，又
会产生反射，探头接收到第二次回波并记录时问ｔ，。如果超
声波有足够的强度或者在液位相对比较低的时候，我们还可以接收到第二、第三次甚至更多的回波，得到ｔ。、ｔ。等等，
如图三所示。相邻两个ｔ。ｔ．（ｎ＝ｏ、１、２…）的差值我们
一般称为渡越时间。由于超声波在固体介质巾的传播速度一般远大于在液体介质巾的传播速度，再加上罐壁厚度远小于一般需要测量的液位高度，在罐壁传播的时问可以忽略不记，即渡越时问可近似认为是超声波在液体介质中的传播时问。由于超声波在同一介质巾的传输速度不变，这样由渡越时问和声速，就可以计算出要测量的液位高度。这样，根据公式（１）就可以计算出液位的高度。
Ｈ＝ｃ×！咝型，（ｎ＝ｏ、１、２……）
（１）
２
式中：Ｈ——液面高度；
ｃ——超声波在液体介质巾的传播速度；
单片机每４０ｍｓ发射一个控制脉冲，如此反复。为－ｒ提高精度，系统每测得６组数据取一次平均值存储并送显示。２仪器的功能与特点
该仪器是一种智能化的数字仪表，具有如下的功能与特点：
①仪器总重量比较轻（不超过５ｋｇ），体积小，便于携带，可以实现随走随测，同时仪器的操作简单，使用者不需要进行任何培训：
②实现１ｒ真正意义上的非接触测量，仪器在进行测量时，仪器的任何部件均不需要与被测介质进行接触，因而可以对一般仪表不能进行检测的强酸、强碱、易燃、易爆等介质进行检测；
③仪器可以完全独立进行检测，不需要对被测罐体进行改装改造，也就是说使用一台仪器可以完成对多个被测对象
万
方数据Ｔ
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勤
￡Ｊ
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图三
波形示意图
④该仪器的盲区为８毫米，最大测量距离为４米，完全⑤该仪器采用了标准模块定标、温度补偿等多种用来提该液位检测仪经实际应用检验，不仅能方便、快速地对仪器采用全封闭结构，不仅适合于在一般情况下的液位用前景和推广价值。
［１］陈至坤．智能超声料位仪【ＪＪ．自动化仪表，１９９４，４．［２］李东梅．国外储罐计量仪表的发展动态．仪器仪表用户，２００２，３．
［３］李广峰，等．超声波流量计的高精度测量技术［Ｊ］．仪作者简介
鲍帮玉，南昌陆军学院科文教研窒副主任，副教授，长期从事电子技术的教学与科研工作，参与和完成军内外科研课题多项，主要研究方向：传感器、自动控制等。
王海军，南昌陆军学院科文教研室讲师，从事电子技术的教学与科研工作，参与和完成军内外科研课题多项，主要研究方向：检测技术及仅表。
的测量，降低了成本投入；
可以满足油罐车等相对高度较低的罐体的测量需求；
高精度的措施，一般测量精度可达±１毫米，能够满足一般检测的精确测量。同时根据需求还可以通过选用高精度灵敏器件等方法进一步提高测量精度，例如通过提高采样频率（现有频率为２Ｍ）等方法。３结束语
一些小型油罐的液位进行精确的测量，而且可以实现对其进行实时监测。实际应用结果也表明，该仪器对于那些自身未装备任何检测设备而且又不便对罐体进行改装改造的油罐进行精确测量或实时监测的一个首选设备。
检测，而且在一些超声波探头能够正常工作的高温、高压、强腐蚀等条件下，仍然能够进行精确的检测，具有很好的应参考文献
器仪表学报，２００１，６．
非接触式液位检测仪的设计与实现
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
鲍帮玉， 王海军， Bao Bangyu， Wang Haijun南昌陆军学院科文教研室,江西,南昌,330103科技广场
SCIENCE MOSAIC2007(11)3次
参考文献(3条)
1. 李广峰 超声波流量计的高精度测量技术[期刊论文]-仪器仪表学报 2001(06)2. 李东梅 国外储罐计量仪表的发展动态 2002(03)3. 陈至坤 智能超声料位仪 1994(04)
引证文献(3条)
1. 胡蓉. 王虎挺. 坎杂. 王丽红. 李成松. 陈绍杰 番茄籽皮分离机监控系统液位传感器的选择[期刊论文]-石河子科技2010(4)
2. 胡蓉. 王虎挺. 坎杂. 王丽红. 李成松. 陈绍杰. 杨旭海 番茄籽皮分离装置监控系统研究[期刊论文]-新疆农机化2009(4)
3. 王海军. 鲍帮玉 非接触式超声波液位检测仪系统中的单片机应用[期刊论文]-科技广场 2008(12)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kjgc200711074.aspx