超声波粮堆数量检测器

我国是一个人口大国，稳定的保持粮食储备数量是一个政策性很强的工作，如何监管全国各地粮食储备情况也是一项系统工程，以往靠一级一级数据上报汇总，或派员一个一个地方实地检察，而这项工作不是一个月二个月所能完成的，费时费力。

在工程实践中，超声波由于指向性强、能量消耗缓慢且在介质中传播的距离较远，因而经常用于工业现场距离的测量。利用超声波检测往往比较迅速、方便，且计算简单、易于做到实时控制，在测量精度方面也能达到工业实用的要求，因此得到了广泛的应用。

超声波测距技术可应用到检测粮堆形状大小进而换算为粮食数量,并可与计算机粮情检测系统并网将数据传送到上级主管部门接受监督,其实时监测、在线检测有利于上级管理部门乃至中央管理部门的直接监管。         
二、 超声波检测粮堆深度原理

超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。 

超声波发生器在某一时刻发出超声波信号，遇到被测粮面后反射回来，被超声波接收器接收到。只要计算出超声波信号从发射到接收到回波信号的时间，知道超声波在介质中的传播速度以及超声波传感器至地坪距离，就可以计算出粮堆深度的距离：

　    L=g-d=g-s/2=g-(vt)/2   （1）

　  其中L为粮堆高度，g为仓房高度，d为被测粮面到测距仪之间的距离，s为超声波往返通过的路程，v为超声波在介质中的传播速度，t为超声波从发射到接收所用的时间。为了提高精度，需要考虑不同温度下超声波在空气中传播速度随温度变化的关系：

　  v=331.4+0.61T （2）

式中，T为实际温度(℃)，v的单位为m/s。

粮堆数量的换算：

由粮库挡案可知仓房形式、内部尺寸: c、k、g (长、宽、高),

由粮库挡案可知粮质等级:h（Kg/m3）,

由粮情检测系统可知仓内温度: T，

粮堆数量的换算：粮食数量=c*k*L*h

三、具体实施方案

超声波检测检测流程图：

计算机处理系统通过粮情检测系统将采集的各仓粮堆空间超声波传感器至粮面的数据储存备案，在需要仓内粮食数量时，随时调用粮库挡案中仓房数据、粮质数据等及时生成显示粮食数量。通过网络也可由上级主管部门通过粮情检测系统直接检测采集调用。

超声波发射接收处理电路：

    超声波发射接收处理电路与超声波传感接收换能探头组装一体按要求分别固定于仓房顶棚，接入仓内粮情检测系统网络，有自己的地址编码，由粮情检测系统控制调用。

本实施方案由仓房大小，确定超声波探头的数量，超声波探头安放固定在仓房顶棚，成网格状布设，如图：

选用压电式超声波发生器担任超声波的发生和检测，仓内只由机房粮情检测系统发布指令进行超声波的发生和检测数据的采集，由机房计算机系统将采集到的各仓房的数据进行计算汇总存盘，如图：

三、 粮堆检测示意图：

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