超声波液位测量及显示系统

田文秀 李宏敏 王红心

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722003

摘要：本设计是为了测量油罐车液位而开发的测量和显示系统。本设计基于超声波传感器测量、以Cortex—M3系列STM32F103C8T6为主控芯片，利用LabVIEW上位机进行显示的系统。本系统通过上位机显示，实时显示，显示直观方便，便于监控，主要用于监控水塔的深度和油罐车液位，扩展后可应用于油箱、输油管等测量液位的领域。

关键词：油罐车液位；超声波传感器；Labview上位机

在实际工业生产中油罐液位测量控制不好，会出现抽空或溢油“冒顶”事故；油气分离器液位偏高或偏低会出现“跑油”、“窜气”事故，严重影响后序设备的生产。为了避免以上事故的发生，我们设计出了超声波液位测量及显示系统，由于超声波是非接触测量，测量安全可靠，误差较小，且能通过上位机实时显示，便于监控。

为了实现液位的测量，设计出了超声波发射、回波信号接收、温度测量、显示和报警、电源等硬件电路模块，编写了相关的上位机程序。该系统主要由数据测量部分（超声波测距传感器）、数据处理部分（STM32主控部分）及显示部分（LabVIEW上位机显示部分）组成。如图2为该系统的系统结构图。

二、测试结果

该系统是由STM32最小系统板和超声波测距传感器为测量处理部分，PC端上位机为显示部分。超声波传感器模块将测得时间的数据传给主控芯片STM32处理计算，STM32计算后将距离数据通过串口传递给PC机，最终的数据会在PC机上以图表形式显示出来[2]。图4、图5是超生波液灌水位检测系统界面图和实物调试图。

利用本测量系统测量了一些液位，测试样本为50个，测试中超声波测量与实际测量相对误差范围在1.0%～3.0%之间，可以说明该测量系统比较精确。

三、总结与分析

（1）本设计利用超声波方向性强、能量易于集中、能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离的特点。由于是超声波测量，避免了电子测量的电干扰起火等问题，并且能达到足够的精确度，最大测距可达15米。

（2）本产品做工简单，主要器材就是超声波传感器和计算机，工程量小，造价低廉，适合批量生产。

（3）本产品易于操作和设置，用户界面简单明了。通过上位机显示，实时显示，显示直观方便，便于监控，本设计主要用于监控水塔的深度和油罐车液位，扩展后可应用于油箱、输油管等测量液位的领域。

参考文献：

[1]曹建海，路长厚，韩旭东.基于单片机的超声波液位测量系统[J].仪表技术与传感器，2004，（1）：3940.

[2]乔瑞萍. LabVIEW for Everyone Graphical Programming Made Easy and Fun电子工业出版社，2008.6：6787.

作者简介：田文秀（1982），男，湖北蕲春人，硕士，讲师，湖北大学知行学院大學物理主讲教师。