在未來市場上進(jìn)源超聲波液位計的設(shè)計創(chuàng)新

對于超聲波液位計在未來市場上的地位等價的穩(wěn)健和牢固，不單單靠著產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品的外觀設(shè)計以及產(chǎn)品越來越智能化成為zui主要的關(guān)鍵。

對于超聲波液位計的設(shè)計與規(guī)劃，我們分為兩大塊:

1超聲波液位計 由超聲波探頭，發(fā)射控制與接收處理電路，控制器和顯示等部分組成。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。收發(fā)及換能器探頭由壓電式換能器、收發(fā)器及溫度補償電路組成；收發(fā)器包括發(fā)射控制與接收處理電路，主要由超聲波發(fā)射脈寬控制、回波信號檢波、比較、微分、整形等信號處理電路組成；顯示電路采用74LS164和LED組成，完成系統(tǒng)參數(shù)及液位高度的顯示；控制器是以80C552單片微機組成的應(yīng)用系統(tǒng)，主要完成按鍵的掃描處理，超聲波的發(fā)射控制，接收回波時間的計算，以及液位的換算等。本文重點介紹為了提高測量精度及減小測量盲區(qū)對超聲波回波檢測 所采取的軟硬件措施。

2在超聲波發(fā)射以及存在較強余振的時候，是不能同時檢測回波的。因此，在距探頭發(fā)射面較近的一定距離內(nèi)不能正常檢測，形成檢測盲區(qū)。一般常見的國內(nèi)外超聲波儀表盲區(qū)范圍大于0.30m。通過對測量精度以及盲區(qū)形成原因進(jìn)行具體的分析，得出盲區(qū)的大小主要與發(fā)射波的強弱以及回波檢測的方法有關(guān)。一般情況下，當(dāng)距離相同時，發(fā)射波強，接收的回波信號就強，但余振也強，盲區(qū)就大。反之，則小。當(dāng)發(fā)射波強度相同時，檢測距離愈近，接收的回波信號愈強，盲區(qū)愈大。其次，當(dāng)超聲波探頭向液面發(fā)射一束超聲波后，該波在液面與探頭之間多次反射，使接收回路產(chǎn)生多個回波，在80C552形成一串中斷信號。其中發(fā)射脈沖寬度對測量精度的影響很大，為此，本儀器 在設(shè)計時采取以下措施：①自動控制發(fā)射波的強弱以減小檢測盲區(qū)。具體做法是通過測試性的發(fā)射和距離的檢測，使得發(fā)射波的弱強隨檢測距離的變化而變化。②在軟件設(shè)計中實施一些特殊的處理方法，郡在記錄回波的時刻中，每次測量連續(xù)記錄四次回波時刻，在計算回波時間時，以zui后兩次的時刻差作為超聲波的傳播時間。這樣處理就避免了發(fā)射脈沖寬度對測量的影響，從而使測量更加準(zhǔn)確，并且還可使盲區(qū)zui小減到0.05m。

　　另外，為了防止干擾波及發(fā)射波寬度和多次回波的重疊對測量的影響，本設(shè)計在接收回波的電路中，增加了一個電平可變的門限，該電平由80C552的PWM脈寬調(diào)制端通過必要的接口電路形成的D/A轉(zhuǎn)換器的輸出提供。門限電平的高低應(yīng)盡量使產(chǎn)生回波的中斷時刻發(fā)生      在靠近回波波形的中心位置，以減小波形寬度對測量時間的影響。