摘要:本文重點(diǎn)闡述了利用超聲檢測提高測量精度，減少測量死角的軟硬件對策。 1 .超聲波原理超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，因此如果能夠測定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:見圖1。 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。 控制器測定傳播時間t，并求出從音速v到液面到探針的空間距離l。 在測量到容器底部的距離、即安裝高度h的基礎(chǔ)上，可以求出容器內(nèi)的液面水平h。 計算公式為H=H-L，L=v&bull； 另外，因為空氣溫度對音速有一定的影響，所以也測量環(huán)境空氣溫度t來修正音速。 式由v=331.460.61&bull的T(℃) 2、超聲波液位計的主要電路超聲波液位計由超聲波探頭、發(fā)送控制和接收處理電路、控制器和顯示器等構(gòu)成。 圖2示出其硬件結(jié)構(gòu)框圖。 發(fā)送接收和換能器探頭包括壓電型換能器、收發(fā)器和溫度補(bǔ)償電路的收發(fā)器或發(fā)送控制和接收處理電路，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)成的顯示電路由74LS164和LED構(gòu)成， 完成系統(tǒng)參數(shù)和液位高度顯示的控制器是由80C552單片機(jī)組成的應(yīng)用系統(tǒng)，主要完成按鈕掃描處理、超聲波發(fā)射控制、回波接收時間計算、液位換算等。 文章著重介紹了為提高測量精度和減少測量死角測量超聲回波的硬件和軟件對策。 電路如圖3所示。 當(dāng)發(fā)送出超聲波時，發(fā)送波或接收回波等經(jīng)由接收電路從In側(cè)輸入信號，并進(jìn)行檢波、放大、比較、微分，由此在d觸發(fā)器的r側(cè)形成尖峰。 該脈沖信號被整形為d觸發(fā)器，以獲得下跳窄的脈沖，并發(fā)送給80C552的INT端。 在20C552的中斷系統(tǒng)中記錄每次的中斷時間以及從相鄰的兩個中斷的時間間隔得知從傳輸?shù)绞盏交芈暤臅r間，即超聲波的往返時間，從而計算傳播之間的距離。 3、提高測量精度、縮小測量死角的措施本文重點(diǎn)闡述了利用超聲波檢測提高測量精度以及減少測量死角的軟件、硬件措施。 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)。 常見國內(nèi)外超聲儀器死角范圍超過0.30m。 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，在80C552中形成一系列的中斷信號。 其中，由于輻射脈沖寬度對測量精度的影響較大，本裝置采取了①自動控制輻射波強(qiáng)弱，減小檢測死區(qū)的對策進(jìn)行了設(shè)計。 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。 通過以此方式處理，可以避免輻射脈沖寬度對測量產(chǎn)生影響，從而可以更精確地進(jìn)行測量，并將死角zui減小至0.05m。 此外，為了防止干擾波對測量產(chǎn)生影響，在接收回波的電路中增加了電平可變閾值，該電平可變閾值對由需要80C552的PWM脈沖寬度調(diào)制端子的接口電路形成的D/A轉(zhuǎn)換器的輸出施加。 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。 通過以上處理，在所要求的測量范圍0.20m~8m內(nèi)zui的大誤差為0.006m，重現(xiàn)性好的原因在于本文設(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(diǎn)，不僅可應(yīng)用于化工、電力、石油等行業(yè)水平測量，而且還可應(yīng)用于其他測距系統(tǒng)

以上就是超聲波液位計量表的設(shè)計與實現(xiàn)文章的全部內(nèi)容