1超聲波原理

&emsp； &emsp； 超聲波在空氣中的傳播速度

為了我

因為是340m/s，所以如果能夠計測超聲波在空氣中的傳播時間，則能夠計算出其傳播距離。 超聲波測量液位通過測量超聲波傳播的時間間隙來測量聲波傳播的距離。 具體方法:參見圖

一。 從安裝在被測量容器頂部的超聲波探頭向液面發(fā)射超聲波，聲波被液面反射后，由探頭接收。 控制器測量傳播時間

t，根據(jù)聲速

v，得到從液面到探針的空間距離

l。 從探針到容器底部的距離，即安裝高度

在h的前提下，可得到罐內(nèi)液位的高度

h。 計算公式如下

&emsp； &emsp； H=H-L在此

L=v？ t/2

&emsp； &emsp； 另外，由于空氣溫度對音速有一定的影響，因此周圍的空氣溫度也必須測定

t，校正聲速。 公式如下

&emsp； &emsp； v=331.46 0.61？ T(℃)

&emsp； &emsp； 2超聲波液位計

的主要電路

&emsp； &emsp； 超聲波液位計

由超聲波探頭、發(fā)送控制和接收處理電路、控制器和顯示等部分構(gòu)成。 其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖所示

如2所示。 發(fā)送接收和換能器探針包括壓電型換能器、收發(fā)機(jī)以及溫度補(bǔ)償電路的收發(fā)機(jī)包括發(fā)送控制和接收處理電路，采用主要由超聲波發(fā)送脈沖寬度控制、回波信號檢波、比較、微分、整形等信號處理電路構(gòu)成的顯示電路

74LS164和

由LED構(gòu)成，完成系統(tǒng)參數(shù)和液面高度的顯示

80C552單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)主要完成按鈕掃描處理、超聲波發(fā)射控制、回聲接收時間計算、液位換算等。 重點介紹了提高測量精度和減少測量死角的超聲波回波檢查

硬件和軟件對策。 電路圖

如3所示。

&emsp； 當(dāng)發(fā)送超聲波時，發(fā)送波或接收回波經(jīng)由接收電路發(fā)送信號

In側(cè)輸入通過檢波、放大、比較、微分

d觸發(fā)器的

r端形成尖頭脈沖。 該脈沖信號路徑

d觸發(fā)器整形并發(fā)送跳躍的狹窄脈沖

80C552的

INT側(cè)。 通過

20C552的中斷系統(tǒng)可以記錄中斷的每次時間，并基于兩個相鄰的中斷的時間間隔來計算傳播的距離，以知道從傳輸?shù)交芈暤慕邮盏臅r間，即超聲波的往返時間。

3提高測量精度、縮小測量死角的對策

&emsp； &emsp； 重點敘述了利用超聲波檢查

其中提高測量精度和減少測量死角的軟硬件對策。

&emsp； &emsp； 如果發(fā)生超聲波發(fā)射或強(qiáng)馀震，就不能同時檢測回聲。 因此，在接近探針的發(fā)光面的一定距離內(nèi)不能正常檢測，形成檢測死區(qū)。 常見的國內(nèi)外超聲波儀表

死角范圍大

0.30m米。 通過對測量精度和死角形成原因的具體分析，死角的大小主要與發(fā)射波的強(qiáng)弱和回波檢測的方法有關(guān)。 一般來說，在距離相同的情況下，載波波強(qiáng)，接收回波信號強(qiáng)，但馀震也強(qiáng)，死角大。 相反小。 在發(fā)送波的強(qiáng)度相同的情況下，檢測距離越近，接收回波信號越強(qiáng)，死角越大。 接著，當(dāng)超聲波探頭向液面發(fā)射超聲波時，該波在液面與探頭之間反射多次，在接收電路中產(chǎn)生多個回波

80C552形成一系列中斷信號。 其中，發(fā)射脈沖寬度對測定精度影響較大，因此本裝置

①設(shè)計自動控制放射波強(qiáng)弱、減小檢測死區(qū)的對策。 具體來說，通過測試性的發(fā)射和距離的檢測，發(fā)射波的強(qiáng)弱隨著檢測距離的變化而變化。 ②在軟件設(shè)計中實施特殊的處理方法，郡在記錄回波的時刻，每次測量連續(xù)記錄4次回波的時刻，計算回波時間時，將zui后的2次時間差作為超聲波的傳播時間。 通過這樣進(jìn)行處理，能夠避免輻射脈沖寬度對測定帶來的影響，能夠更正確地進(jìn)行測定，減小死角zui

0.05m米。

&emsp； &emsp； 另外，為了防止干擾波對發(fā)送波的寬度和多次回波的重疊對測量產(chǎn)生影響，在接收回波的電路中追加了電平可變的閾值

80C552的

PWM脈沖寬度調(diào)制端子由必要的接口電路形成

提供D/A轉(zhuǎn)換器的輸出。 閾值水平的高低必須盡量使回聲發(fā)生的中斷時刻接近回聲波形的中心位置，減小波形寬度對測定時間的影響。

&emsp； &emsp； 通過以上處理，針對所要求的測定范圍

0.20m~8m內(nèi)，測量zui的較大誤差為

0.006m，重現(xiàn)性好的是本文設(shè)計的超聲波液位計

硬件結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，具有上述特點，不僅可用于化工、電力、石油等行業(yè)液位測量，還可用于其他測距系統(tǒng)。

以上就是上海自動化儀表超聲波液位計量表的設(shè)計與實現(xiàn)文章的全部內(nèi)容