通用型超声波液体浓度检测装置

摘要

本发明公开一种通用型超声波液体浓度检测装置，其利用超声波在不同的介质中传播的声速不同，根据已知的声程对被测液体中声时进行测量，并且采用实时温度值对测量值进行修正，从而得出不同溶剂中含有的不同溶质的百分比。本发明针对不同溶剂及溶质在不同的温度点进行超声波传播速度的采样，根据采样结果求解出超声波在该溶液中声速与温度及浓度的对应关系式，从而实现了对液体浓度测量通用性。同时本发明还能通过在实验室环境中对大气中声速的测量和纯净水中声速的测量来实现对系统硬件误差及声程误差的校正，提高测量精度。

主权项

一种通用型超声波液体浓度检测装置，该装置应用如下超声波液体浓度检测方法：A、在不同的温度点针对不同溶剂及溶质进行声时采样，并对采样结果进行分析，获得声时与温度及溶液浓度的对应关系，其中，所述声时是指超声波在固定声程上的传播时间；在实验室环境中对大气中声速和纯水中声速分别进行测量，并根据测量结果对系统误差和声程误差进行校正；B、获取被测溶液的实时温度值及在该溶液中超声波在固定声程上的传播时间，并根据步骤A中声时与温度及溶液浓度的对应关系，计算出被测溶液的浓度值；其特征在于，该装置包括：单片机、输出光电隔离电路、信号输出端、场效应管驱动电路、直流升压电路、高压脉冲电路、超声波换能器、温度传感器、限幅电路、阻抗匹配电路、放大滤波电路、过零检测电路、逻辑门电路、信号输入端、输入光电隔离电路及液晶显示屏；所述单片机与输出光电隔离电路、输入光电隔离电路、液晶显示屏连接，用于向输出光电隔离电路发送触发脉冲信号，以及根据输入光电隔离电路隔离后的方波信号计算声时，并根据该声时和温度传感器输出的温度信号，计算被测溶液的浓度值，输出给液晶显示屏显示；所述输出光电隔离电路与单片机连接，用于对单片机输出的触发脉冲信号进行隔离处理，并通过信号输出端输出给场效应管驱动电路；所述场效应管驱动电路与信号输出端连接，用于接收输出光电隔离电路输出的信号，产生驱动信号，输出给直流升压电路；所述高压脉冲电路与直流升压电路、超声波换能器连接，用于根据所述驱动信号产生高压脉冲，输出给超声波换能器；所述超声波换能器为收发一体式超声波探头，其在所述高压脉冲驱动下发射超声波，并将接收的超声波回波信号输出给限幅电路；所述温度传感器与信号输入端连接，用于实时检测液体的温度，并通过信号输入端将温度信号输出给单片机；所述限幅电路、阻抗匹配电路、放大滤波电路、过零检测电路、逻辑门电路、信号输入端及输入光电隔离电路顺序串联连接，经双向限幅电路处理后的信号，输出到阻抗匹配电路和放大滤波电路进行放大滤波，再到过零检测电路进行零点检测和比较后输出方波信号，该方波信号经输入光电隔离电路隔离后输出给单片机。