盛龙芳

（长虹美菱股份有限公司 合肥 230601）

引言

随着科技的发展，人们生活质量的提高，消费的客户群体越来越多在情感上和精神上的个性化体验关注点上要求高了，具体的就体现在满足了一些基本的物质生活需求之后，对产品在使用过程中的体验感要求也是越来越高了。而且也是随着科学技术的不断进步，人们对产品的体验感要求越来越高，智能保鲜啤酒柜是一个密闭的空间，其产品的特点是密闭，绝氧，恒温，恒压。所以对于智能保鲜啤酒柜来说不止只是装着原浆啤酒的一个容器，在使用过程中，里面的啤酒我们喝了多少，还剩下多少更是成为了使用者和消费者的关注焦点。

1 非接触式超声波液位传感器的应用现状

此前，受到技术水平的限制和需求资源的不足，液位测量主要采用机械测量方法。随着电子计算机、光纤、超声波等高科技技术的发展，出现了种类多样的液位测量手段[1]。但是一般的超声波液位检测是需要在容器顶端开口，将传感器安装在溶液的上方，通过计算声波在溶液上方气体中的传播时间间接得出溶液液位。但是对于容器开孔会破坏容器的结构性和气密性，不能用于安全要求高，存储环境苛刻的食品容积中，同时液体的挥发会使得超声波难以准确判断出气液的分界面，对于测量结果造成较大的误差。针对以上问题就需要选择一款专门针对密封容器内部液位液位进行准确测量的非接触式超声波液位传感器[2]。

2 非接触式超声波液位传感器在智能啤酒保鲜柜上使用的关键点分析

如何更好的发挥超声波传感器在智能啤酒保鲜柜上的作用，一直是相关技术人员关注的焦点。本文从超声波液位传感器在智能啤酒保鲜柜上优先使用位置及安装结构设计等几点出发，结合相关实例论证超声波液位传感器最佳使用方式。

2.1 非接触式超声波液位传感器的知识了解

超声波液位传感器就是由探头发出信号波，信号波遇到被测液面介质和空气临界面时再被反射，一些反射回来的信号波被原发射信号的探头接收，之后将此信号进行转换为所需要的电路信号。超声波信号波以声波速度传播，从发射出去再到接收回来所需时间间隔与探头到被测液面介质表面的距离成正比。此长度值H与声速V和传输时间T之间的关系可以用公式表示：

式中：

H为测量的长度；

V为声波在空气中的传播速度；

T为测量长度传播的时间差（T为从发射信号波到接收信号波的时间）。

2.2 非接触式超声波传感器结构设计注意事项

1）超声波探头应水平置于容器顶部或者底部，如图3所示。

2）超声波探头固定面应与液面平行，如图3所示。

3）为避免振动或摇晃导致探头松动，请小心的进行坚固安装。

图1 超声波信号发射和接收测距的示意图

4）如按装的位置不可避免的有震动的现象，需要增加缓存的材料来消除震动的问题。

图2 超声波信号接收示意图

图3 超声波液位传感器安装示意图

5）安装选取的位置不应该在液体进口和有障碍物的地方，如图3所示。

6）超声波液位探头和被测容器底部平面必须要紧密贴合，形成真空状态，不可以有空气进入。

2.3 箱体设计

箱体总体方案如图4所示，由盖板①、内胆组件②、外筒③、底板⑥、显示板⑤及超声波传感器④组装而成。其中底板⑥与内胆组件②相配合的面需要设计超声波传感器④线束等的让位槽，避免结构上与超声波传感器④干涉，并且需要增加固定超声波传感器④主体的卡槽结构；显示板⑤上要增加将传感器接收到的信号装换的显示模块。

2.4 安装于不锈钢内胆上的结构设计

智能啤酒保鲜柜（图5）的内胆（图6）材质为不锈钢304。在内胆底部的平面区域焊接一个带内螺纹的外径Φ19定位环，将A、B胶搅拌均匀后倒入少量到定位环中，其次将超声波液位传感器（图7）的探头压紧到定位环的内部内胆表面，再次将固定探头的螺母旋紧，其目的是防止A、B胶未凝固时，探头松动脱落。凝固后的A、B胶起到固定、并让探头和内胆外壁之间无空气进入的作用。整体结构设计如图8所示，实际实物组装完成如图9所示。

组装完成后的智能啤酒保鲜柜的液位测试真实有效，实际测试结果如图10所示。

3 结语

图4 超声波液位传感器在智能保鲜啤酒桶上的液位显示

图5 智能啤酒保鲜柜

图6 智能啤酒保鲜柜内胆结构示意图

图7 超声波液位传感器结构示意图

图8 液位传感器安装装置

图9 超声波液位传感器的实际安装图

图10 超声波液位传感器在智能保鲜啤酒桶上的液位显示

综合以上分析及试验验证结果，可以得出以下结论：智能保鲜啤酒柜是一个密闭的空间，其产品的特点是密闭，绝氧，恒温，恒压。这一特点决定了无法在内胆容积上进行开孔等破坏性的结构设计。故通过对智能保鲜啤酒柜的相关零部件的结构上进行优化改进设计后，使得非接触式超声波液位传感器能达到检测出啤酒液位的效果实现，在啤酒行业具有一个划时代的意义。通过此技术在智能保鲜啤酒桶的应用也使得此产品在消费者使用时体验感更高了。