專利名稱：防爆型超聲液位報警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種液位超限報警裝置，尤其涉及一種防爆型超聲液位報警裝置。
背景技術(shù)：
在石油化工領(lǐng)域中要求在球型貯罐和大型常壓立式儲罐上必須安裝獨立的高液位報警設(shè)備，以保障生產(chǎn)的安全。目前常用的貯罐超聲液位報警設(shè)備分外貼式和插入式兩種；外貼式需用兩個超聲探頭，超聲發(fā)射探頭連接變送器的輸出端子，超聲接收探頭連接變送器的輸入端子，并且安裝時兩個探頭還要在同一水平線上，且相鄰距離要小；插入式安裝時需要停產(chǎn)進行開孔焊接。
外貼式是由變送器中的CPU給出一個激勵脈沖，經(jīng)過功放電路放大后，加到超聲發(fā)射探頭上發(fā)射超聲信號，此信號在罐內(nèi)反射后，被相鄰的超聲接收探頭接收后變成電信號，經(jīng)變送器中的限幅電路進行限幅保護后，再送到變送器中的放大電路進行放大，經(jīng)過變送器中的CPU采集處理后進行比對，根據(jù)回波信號的強弱判斷出貯罐液體液位是否達到報警線，并由變送器中的CPU將報警信號送至控制器，最后由控制器驅(qū)動聲光報警器進行報警及進行繼電操控。其比對原理是當超聲探頭所在位置有液體時，因為液體的阻抗小，超聲探頭會接收到一個相對較弱的反射信號；當超聲探頭所在位置沒有液體時，因為罐內(nèi)氣體的阻抗相對較高，超聲探頭會接收到一個相對較強的反射信號；當然由罐內(nèi)氣體反射的強信號需要事先預存到CPU中作為比對標準。
由于現(xiàn)有的雙探頭式超聲液位報警裝置對探頭的安裝有諸多限制，因此，其安裝檢查維修都不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種方便安裝和維護的防爆型超聲液位報警裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型防爆型超聲液位報警裝置，包括用于安裝在液體儲罐外壁上的外貼式超聲探頭和與之相連的變送器，超聲探頭為兼具發(fā)射和接收功能的防爆型換能器，且超聲探頭同時與變送器的信號輸出端子和信號輸入端子相連。其工作方式與現(xiàn)有的雙探頭式一樣即處于報警線高度上的超聲探頭接收罐內(nèi)介質(zhì)的聲回波，變送器再根據(jù)聲回波的強弱判斷出罐內(nèi)液位是否達到報警線，從而完成儲罐的液位限位報警檢測。如此設(shè)計，安裝時只需將超聲探頭固定在液體儲罐外壁上的報警線上即可，而無需再安裝超聲信號接收探頭，既易于安裝，又方便了設(shè)備維護。
作為優(yōu)化，變送器由信號處理器、發(fā)射信號放大器、接收信號限幅保護器、接收信號放大器和報警設(shè)備控制器組成；信號處理器的探測信號輸出端子通過發(fā)射信號放大器與超聲探頭相連，信號處理器的探測信號接收端子通過接收信號放大器及接收信號限幅保護器與超聲探頭相連，信號處理器的報警信號輸出端子與報警設(shè)備控制器相連。超聲探頭的輻射面緊貼在罐壁外表面，用同一個超聲探頭發(fā)射接收，由變送器中的信號處理器(CPU)給出一個激勵脈沖，經(jīng)過功率放大后，加到超聲探頭上，超聲探頭發(fā)出超聲信號，此信號經(jīng)過貯罐內(nèi)介質(zhì)反射回來，經(jīng)過超聲探頭接收后變成電信號加到變送器中的接收信號限幅保護器進行限幅保護，送到變送器中的接收信號放大器進行放大，經(jīng)過變送器中的信號處理器(CPU)采集處理后，根據(jù)回波信號的強弱判斷出貯罐的液位是否達到報警線，并由變送器中的信號處理器(CPU)向報警設(shè)備控制器輸出報警信號，最的由報警設(shè)備控制器驅(qū)動聲光報警器進行報警及進行繼電操控。
作為優(yōu)化，超聲探頭的頻率范圍為500K-10MHz，發(fā)射信號放大器輸送給超聲探頭的電信號為電壓幅度為12-400V的尖脈沖，脈沖信號重復周期為0.5-3秒。其適用于罐壁厚度≤80mm，且無襯層和污垢的液體儲罐。脈沖信號重復周期優(yōu)選1秒。
作為優(yōu)化，超聲探頭由聚氨酯澆封的壓電陶瓷換能器和殼體及固定在殼體吸盤部分的磁鐵構(gòu)成。安裝時超聲探頭可利用其殼體吸盤上的磁鐵直接吸附在貯罐表面，先吸附在液面下進行標定，待標定好后，再吸附在報警液位處，并用油脂或雙組份膠作為探頭表面與罐壁之間的的耦合劑，最后用雙組份膠再粘結(jié)吸盤外緣與罐壁之間的接口。當然安裝前，需要事先對安裝超聲探頭部位的罐壁進行處理，即清除罐壁上的油漆和污垢，并打磨出大于探頭工作面積的圓形平面。
采用上述技術(shù)方案后，本實用新型防爆型超聲液位報警裝置安裝時不穿孔、不動火、不損傷罐體，可在工作狀態(tài)下安裝，安裝和工作時對罐內(nèi)液體不產(chǎn)生干擾、無泄漏、無污染、無腐蝕；既適用于石化立罐、球罐、臥罐等壓力或非壓力罐體，也可用于對衛(wèi)生條件需求嚴格的食品罐、醫(yī)藥罐、腐蝕性極強的液體儲罐和液化氣等易燃易爆燃料儲罐。具有易于安裝維修，適用范圍廣，可靠性強，安全性好，功率小，檢測精度高，使用方便的優(yōu)點。


圖1是本實用新型防爆型超聲液位報警裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型防爆型超聲液位報警裝置的超聲探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型防爆型超聲液位報警裝置的電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實例作更進一步的說明本實用新型防爆型超聲液位報警裝置包括用于安裝在液體儲罐3外壁上的外貼式防爆超聲探頭1和與之相連的變送器2。超聲探頭1兼具發(fā)射和接收功能，超聲探頭1由聚氨酯澆封的壓電陶瓷換能器11和殼體12及固定在殼體吸盤121上的磁鐵13構(gòu)成；安裝時，雙組份膠4作為探頭換能器11表面與儲罐3之間的的耦合劑；雙組份膠4再粘結(jié)吸盤121外緣與儲罐3之間的接口。變送器2由信號處理器CPU21、發(fā)射信號放大器22、接收信號限幅保護器23、接收信號放大器24和報警設(shè)備控制器25組成；信號處理器CPU21的探測信號輸出端子通過發(fā)射信號放大器22與超聲探頭1相連，信號處理器CPU21的探測信號接收端子通過接收信號放大器24及接收信號限幅保護器23與超聲探頭1相連，信號處理器CPU21的報警信號輸出端子與報警設(shè)備控制器25相連。超聲探頭1的頻率范圍為500K-10MHz，發(fā)射信號放大器22輸送給超聲探頭1的電信號為電壓幅度為12-400V的尖脈沖，脈沖信號重復周期為1秒。
超聲探頭1的防爆標志為mIIT6，它可以在含II類T6組以下氣體爆炸性混合物的一區(qū)及以下環(huán)境中用。
其工作過程是變送器2中CPU21給出的激勵脈沖，經(jīng)過變送器2中發(fā)射信號放大器22放大后，由超聲探頭1輻射到罐內(nèi)，由貯罐3內(nèi)介質(zhì)反射回來，再由該超聲波探頭1接收并變成電信號送達變送器2中的接收信號限幅保護器23進行限幅保護，再到變送器2中的接收信號限幅保護器23進行放大，經(jīng)過變送器中的CPU21采集、處理強弱不同的回波信號，據(jù)此判斷貯罐3內(nèi)液體的液位是否達到報警高度，再由變送器2中的報警設(shè)備控制器25把相應的聲光信號和繼電器開關(guān)量通過防爆處理的電纜送到控制室。
權(quán)利要求1.一種防爆型超聲液位報警裝置，包括用于安裝在液體儲罐外壁上的外貼式超聲探頭和與之相連的變送器，其特征在于超聲探頭為兼具發(fā)射和接收功能的防爆型換能器，且超聲探頭同時與變送器的信號輸出端子和信號輸入端子相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述報警裝置，其特征在于變送器由信號處理器、發(fā)射信號放大器、接收信號限幅保護器、接收信號放大器和報警設(shè)備控制器組成；信號處理器的探測信號輸出端子通過發(fā)射信號放大器與超聲探頭相連，信號處理器的探測信號接收端子通過接收信號放大器及接收信號限幅保護器與超聲探頭相連，信號處理器的報警信號輸出端子與報警設(shè)備控制器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述報警裝置，其特征在于超聲探頭的頻率范圍為500K-10MHz，發(fā)射信號放大器輸送給超聲探頭的電信號為電壓幅度為12-400V的尖脈沖，脈沖信號重復周期為0.5-3秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述報警裝置，其特征在于超聲探頭由聚氨酯澆封的壓電陶瓷換能器和殼體及固定在殼體吸盤部分的磁鐵構(gòu)成。
專利摘要本實用新型涉及一種防爆型超聲液位報警裝置。為解決現(xiàn)有液位報警裝置安裝檢查維修不方便的問題，其包括用于安裝在液體儲罐外壁上的外貼式超聲探頭和與之相連的變送器，超聲探頭為兼具發(fā)射和接收功能的防爆型換能器，且超聲探頭同時與變送器的信號輸出端子和信號輸入端子相連。信號處理器的探測信號輸出端子通過發(fā)射信號放大器與超聲探頭相連，信號處理器的探測信號接收端子通過接收信號放大器及接收信號限幅保護器與超聲探頭相連，信號處理器的報警信號輸出端子與報警設(shè)備控制器相連。其具有易于安裝維修，適用范圍廣，可靠性強，安全性好，功率小，檢測精度高，使用方便的優(yōu)點。
文檔編號G01F23/296GK2715124SQ20042011590
公開日2005年8月3日 申請日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月7日
發(fā)明者高翔 申請人:高翔