专利名称：超声波汽油箱油位传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器，特别是涉及一种汽油箱油位传感器。
背景技术：
罐内液位检测的应用领域很广。罐内液位检测的方法有人工检尺法，使用机械钢 带式液位仪、伺服式液位仪或雷达液位仪等方法，以及通过激光、Y射线来检测液位的方 法。人工检尺法是利用浸入式刻度钢皮尺测量液位，操作人员需要爬到储罐的顶部进行测 量；这种方法的缺点是测量精度低，速度慢，劳动强度大，不便于微机管理。机械钢带式液位 仪传动部件多，可靠性较差，又因需要罐内安装，维护困难。伺服式液位仪属机械式测量装 置，机械磨损会直接影响其测量精度，需定期维修和重新标定，工作寿命不是很长，测量的 重复精度较低，且安装困难。雷达液位仪的测量精度较高，但安装较为复杂，而且价格相当 昂贵。激光的传播速度很快，不便于信号处理。Y射线液位仪使用了放射源，易引起对环境 的污染。现有的汽油箱油位检测采用了上述各种方法，均有其相应的缺点1.小区域范围内的液位实时、自动测量的误差较大。2.成本高、体积比较大、安装麻烦。3.响应时间长使得测量值经常产生滞后性。4.性能不够稳定，对液体的物理化学性质的适应性较差。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种超声波汽油箱油位传感器，该传感 器价格较低，非接触测量精度高，高度可编程，抗干扰能力强。本实用新型所采用的技术方案是超声波汽油箱油位传感器包括探头、信号发生 器、数据采集装置和数据处理装置。探头上装有反接的信号发生器和数据采集装置，信号发 生器和数据采集装置分别与数据处理装置相连接。信号发生器通过探头发出超声波，由数 据采集装置获得回波信号，然后由数据处理装置对回波信号进行处理。探头上装有反接的超声波发射/接收装置，所述传感器还包括滤波器、放大器、检 波器、CPU，它们依次相接；超声波发射/接收装置用作信号发生器和数据采集装置，滤波 器、放大器、检波器、CPU用作数据处理装置。CPU可包含PWM�？椋⑼饨覥AN总线、燃油仪 表和温度传感器。超声波发射/接收装置可采用MOSFET驱动。本实用新型为了克服传统油箱液位测量误差大，使用环境要求高等缺点，提出一 种超声波汽油箱油位传感器，其与现有技术相比，主要有以下的显著效果1.采用非接触性检测法，测量精度高；2.高度可编程；3.采用专用的滤波算法，具有较强抗干扰能力；4. CAN总线输出，得传输数据更高效；[0016]5.温度补偿，使工作环境要求更低；6.发射与接收�？楣灿茫拐褰峁垢舸眨�7.发射的同时不接收探头信号，为了提高其可靠性；8.欠压输出报警，使工作时更安全；9.驱动仪表的电流可调整；10.提供模拟电压输出；11.采用节能MOSFET (金属氧化物半导体场效应管)驱动，功耗低。
图1是本实用新型的工作原理图。图2是本实用新型使用状态示意图。图3是超声波传感器结构框图。图中1.超声波发射器；2.超声波接收器；3.端盖；4.油箱壁；5.超声波发射/接 收装置；6.油塞；7.油；8.油箱。
具体实施方式
超声波液位测量方法的原理是基于超声波在空气中的传播速度及遇到被测物体 表面产生反射的原理。超声波汽油箱油位传感器包括探头、信号发生器、数据采集装置和 数据处理装置，其连接关系是探头上装有反接的信号发生器(例如超声波发射器1)和数 据采集装置(例如超声波接收器2)，信号发生器和数据采集装置分别与数据处理装置相连 接。超声波汽油箱油位传感器工作过程是信号发生器通过探头发出超声波，由数据 采集装置获得回波信号，然后由数据处理装置对回波信号进行处理。如图3所示，探头上可装有反接的超声波发射/接收装置5，所述传感器还包括滤 波器、放大器、检波器、CPU，它们依次相接；超声波发射/接收装置5用作信号发生器和数据 采集装置，滤波器、放大器、检波器、CPU用作数据处理装置。所述CPU包含PWM�？椋⑼饨覥AN总线、燃油仪表和温度传感器。本实用新型的超声波发射/接收装置5可采用节能MOSFET驱动。超声波发射/接收装置5包括超声波发射器1和超声波接收器2 ；超声波发射器1 将CPU送来的40KHZ的脉冲信号放大到20V以满足超声波发射的驱动要求；超声波接收器 2将接收到的回波传输到数据处理装置，由数据处理装置对回波信号进行放大和整形，最后 转换为CPU的中断信号。本实用新型可应用在汽油箱油位测量上。本实用新型采用渡越时间检测法，具体 使用方法为超声波发射器1在幅度为20V，频率为40KHz的方波驱动下，发出频率为40KHz 的超声波；超声波遇障碍物后反射，由超声波接收器2接收回波；测出超声波脉冲串发射至 接收到回波信号所需的时间T，根据公式L = uT/2即可算出探头到障碍物之间的距离L，其 中u为超声波的传播速度。本实用新型高度可编程，并采用专用的滤波算法，具有较强抗干扰能力；CAN总线 输出，使得传输数据更高效；本实用新型还具有温度补偿功能，使工作环境要求更低；发射与接收�？楣灿茫拐褰峁垢舸眨晃颂岣叱ǚ⑸�/接收装置的可靠性，发射的同 时不接收探头信号；本实用新型还具有欠压输出报警功能，使工作时更安全；驱动仪表的 电流可调整，并提供模拟电压输出；本实用新型采用节能MOSFET (金属氧化物半导体场效 应管)驱动，功耗低。本实用新型的回波分析高度智能化，可将各种干扰过滤出来，识别多 重回波，还能分析信号强度和环境温度等有关信息，这样即便在有扰动条件下读数也是精 确的。实施例本实用新型的CPU可采用单片机，其主要任务是①发出40KHz的脉冲串用来驱动 超声波发射器1发出超声波；②通过单片机第二定时器对超声波的传输时间进行计时；③ 根据测出的时间和有关参数计算出距离、体积等数据；④控制参数的输入和数据的显示。所 述超声波发射/接收装置5中的发射器1，可将单片机送来的40KHz的脉冲信号放大到20V 以满足超声波发射的驱动要求。所述超声波发射/接收装置5中的接收器2，包括放大、电 压比较和中断信号输出等部分，用来对接收到的回波进行放大和整形，即将回波信号转换 成单片机的中断信号。单片机及其外围电路组成是整个超声波汽油箱油位传感器的核心电路。它通过单 片机第一定时器发出40KHz的脉冲信号来驱动超声波发射器1发射超声波；它还通过单片 机第二定时器来测量超声波的传输时间；测量出时间后根据要求计算出各种需要的数据。如图1和图2所示，超声波发射器1在幅度为20V，频率为40KHz的方波驱动下，发 出频率为40KHz的超声波，遇障碍物(油7的顶端)后反射，由超声波接收器2接收回波。 由于超声波在同一种介质中的传播速度不变，因此通过单片机第二定时器可测出超声波脉 冲串发射至接收到回波信号所需的时间T，根据公式L = uT/2即可算出探头到障碍物之间 的距离L，其中u为超声波的传播速度。图1中，超声波发射/接收装置5位于端盖3的上， H为油箱壁4的底端到端盖3的距离，h为油7的高度。图2中，端盖3的侧面顶端装有油 塞6，油7位于油箱8内。该传感器不仅在汽油箱油位测量上，在油罐油位、水箱水位的测量 方法也类似。
权利要求超声波汽油箱油位传感器，其特征在于其包括探头、信号发生器、数据采集装置和数据处理装置；探头上装有反接的信号发生器和数据采集装置，信号发生器和数据采集装置分别与数据处理装置相连接。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于探头上装有反接的超声波发射/接收 装置，所述传感器还包括滤波器、放大器、检波器、CPU,它们依次相接；超声波发射/接收装 置用作信号发生器和数据采集装置，滤波器、放大器、检波器、CPU用作数据处理装置。
3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于所述CPU包含PWM�？椋⑼饨覥AN总 线、燃油仪表和温度传感器。
4.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于超声波发射/接收装置采用MOSFET驱动。
5.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于超声波发射/接收装置包括超声波发 射器和超声波接收器。
专利摘要本实用新型提供了一种超声波汽油箱油位传感器，包括探头、信号发生器、数据采集装置和数据处理装置。探头上装有反接的信号发生器和数据采集装置，信号发生器和数据采集装置分别与数据处理装置相连接。探头上装有反接的超声波发射/接收装置，所述传感器还包括滤波器、放大器、检波器、CPU，它们依次相接；超声波发射/接收装置用作信号发生器和数据采集装置，滤波器、放大器、检波器、CPU用作数据处理装置。该传感器价格较低，非接触测量精度高，高度可编程，抗干扰能力强。
文档编号G01F23/296GK201622097SQ200920228190
公开日2010年11月3日 申请日期2009年9月18日 优先权日2009年9月18日
发明者杨胜兵, 王俊, 过学迅 申请人:武汉理工大学
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