盛龍芳

（長虹美菱股份有限公司 合肥 230601）

引言

隨著科技的發(fā)展，人們生活質(zhì)量的提高，消費的客戶群體越來越多在情感上和精神上的個性化體驗關注點上要求高了，具體的就體現(xiàn)在滿足了一些基本的物質(zhì)生活需求之后，對產(chǎn)品在使用過程中的體驗感要求也是越來越高了。而且也是隨著科學技術的不斷進步，人們對產(chǎn)品的體驗感要求越來越高，智能保鮮啤酒柜是一個密閉的空間，其產(chǎn)品的特點是密閉，絕氧，恒溫，恒壓。所以對于智能保鮮啤酒柜來說不止只是裝著原漿啤酒的一個容器，在使用過程中，里面的啤酒我們喝了多少，還剩下多少更是成為了使用者和消費者的關注焦點。

1 非接觸式超聲波液位傳感器的應用現(xiàn)狀

此前，受到技術水平的限制和需求資源的不足，液位測量主要采用機械測量方法。隨著電子計算機、光纖、超聲波等高科技技術的發(fā)展，出現(xiàn)了種類多樣的液位測量手段[1]。但是一般的超聲波液位檢測是需要在容器頂端開口，將傳感器安裝在溶液的上方，通過計算聲波在溶液上方氣體中的傳播時間間接得出溶液液位。但是對于容器開孔會破壞容器的結構性和氣密性，不能用于安全要求高，存儲環(huán)境苛刻的食品容積中，同時液體的揮發(fā)會使得超聲波難以準確判斷出氣液的分界面，對于測量結果造成較大的誤差。針對以上問題就需要選擇一款專門針對密封容器內(nèi)部液位液位進行準確測量的非接觸式超聲波液位傳感器[2]。

2 非接觸式超聲波液位傳感器在智能啤酒保鮮柜上使用的關鍵點分析

如何更好的發(fā)揮超聲波傳感器在智能啤酒保鮮柜上的作用，一直是相關技術人員關注的焦點。本文從超聲波液位傳感器在智能啤酒保鮮柜上優(yōu)先使用位置及安裝結構設計等幾點出發(fā)，結合相關實例論證超聲波液位傳感器最佳使用方式。

2.1 非接觸式超聲波液位傳感器的知識了解

超聲波液位傳感器就是由探頭發(fā)出信號波，信號波遇到被測液面介質(zhì)和空氣臨界面時再被反射，一些反射回來的信號波被原發(fā)射信號的探頭接收，之后將此信號進行轉換為所需要的電路信號。超聲波信號波以聲波速度傳播，從發(fā)射出去再到接收回來所需時間間隔與探頭到被測液面介質(zhì)表面的距離成正比。此長度值H與聲速V和傳輸時間T之間的關系可以用公式表示：

式中：

H為測量的長度；

V為聲波在空氣中的傳播速度；

T為測量長度傳播的時間差（T為從發(fā)射信號波到接收信號波的時間）。

2.2 非接觸式超聲波傳感器結構設計注意事項

1）超聲波探頭應水平置于容器頂部或者底部，如圖3所示。

2）超聲波探頭固定面應與液面平行，如圖3所示。

3）為避免振動或搖晃導致探頭松動，請小心的進行堅固安裝。

圖1 超聲波信號發(fā)射和接收測距的示意圖

4）如按裝的位置不可避免的有震動的現(xiàn)象，需要增加緩存的材料來消除震動的問題。

圖2 超聲波信號接收示意圖

圖3 超聲波液位傳感器安裝示意圖

5）安裝選取的位置不應該在液體進口和有障礙物的地方，如圖3所示。

6）超聲波液位探頭和被測容器底部平面必須要緊密貼合，形成真空狀態(tài)，不可以有空氣進入。

2.3 箱體設計

箱體總體方案如圖4所示，由蓋板①、內(nèi)膽組件②、外筒③、底板⑥、顯示板⑤及超聲波傳感器④組裝而成。其中底板⑥與內(nèi)膽組件②相配合的面需要設計超聲波傳感器④線束等的讓位槽，避免結構上與超聲波傳感器④干涉，并且需要增加固定超聲波傳感器④主體的卡槽結構；顯示板⑤上要增加將傳感器接收到的信號裝換的顯示模塊。

2.4 安裝于不銹鋼內(nèi)膽上的結構設計

智能啤酒保鮮柜（圖5）的內(nèi)膽（圖6）材質(zhì)為不銹鋼304。在內(nèi)膽底部的平面區(qū)域焊接一個帶內(nèi)螺紋的外徑Φ19定位環(huán)，將A、B膠攪拌均勻后倒入少量到定位環(huán)中，其次將超聲波液位傳感器（圖7）的探頭壓緊到定位環(huán)的內(nèi)部內(nèi)膽表面，再次將固定探頭的螺母旋緊，其目的是防止A、B膠未凝固時，探頭松動脫落。凝固后的A、B膠起到固定、并讓探頭和內(nèi)膽外壁之間無空氣進入的作用。整體結構設計如圖8所示，實際實物組裝完成如圖9所示。

組裝完成后的智能啤酒保鮮柜的液位測試真實有效，實際測試結果如圖10所示。

3 結語

圖4 超聲波液位傳感器在智能保鮮啤酒桶上的液位顯示

圖5 智能啤酒保鮮柜

圖6 智能啤酒保鮮柜內(nèi)膽結構示意圖

圖7 超聲波液位傳感器結構示意圖

圖8 液位傳感器安裝裝置

圖9 超聲波液位傳感器的實際安裝圖

圖10 超聲波液位傳感器在智能保鮮啤酒桶上的液位顯示

綜合以上分析及試驗驗證結果，可以得出以下結論：智能保鮮啤酒柜是一個密閉的空間，其產(chǎn)品的特點是密閉，絕氧，恒溫，恒壓。這一特點決定了無法在內(nèi)膽容積上進行開孔等破壞性的結構設計。故通過對智能保鮮啤酒柜的相關零部件的結構上進行優(yōu)化改進設計后，使得非接觸式超聲波液位傳感器能達到檢測出啤酒液位的效果實現(xiàn)，在啤酒行業(yè)具有一個劃時代的意義。通過此技術在智能保鮮啤酒桶的應用也使得此產(chǎn)品在消費者使用時體驗感更高了。