專利名稱：基于調(diào)頻脈沖回波法的超聲液位測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于調(diào)頻脈沖回波法的超聲液位測量裝置。
背景技術：
超聲波能夠進行距離的定點和連續(xù)檢測，而且能夠方便地提供遙控所需的信號。但是現(xiàn)有的超聲液位測量裝置均使用固定頻率的超聲波發(fā)射探頭，該方式存在一定的局限性如果采用較高的發(fā)射頻率，方向性好，精度高，但是頻率高的聲波在介質(zhì)中傳遞時衰減大，量程受限；如果采用較低的發(fā)射頻率，衰減小，量程提高，但是精度降低。因此，根據(jù)實際測量要求，有必要開發(fā)一種頻率可調(diào)的超聲波液位測量裝置，即能保證大的量程又能確保高的精度。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于調(diào)頻脈沖回波法的超聲液位測量裝置。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是本實用新型由單片機，功放，發(fā)射換能器，高頻前置放大器，低頻前置放大器，球面擴散補償器，帶通濾波器，檢波器，溫度傳感器和液晶屏構成，當單片機接到啟動命令后，通過功放發(fā)出信號，發(fā)射換能器通過高頻前置放大器送出一串高頻超聲波，而后通過低頻前置放大器送出一串低頻率超聲波，發(fā)出的超聲波經(jīng)液面反射后依次通過球面擴散補償器、帶通濾波器、檢波器形成高頻回波脈沖和低頻回波脈沖，單片機通過分析超聲波發(fā)射和接受的時間差以及溫度傳感器測量的當前氣溫即可計算出液位，并通過液晶屏顯示。當單片機接到啟動命令后，立即從I/O 口之一送出一串頻率為40KHz的高頻信號，而后送出一串頻率為25KHz的低頻率信號，這種在時域上連續(xù)的兩種頻率的信號被功率放大后,推動發(fā)射換能器向空中發(fā)出兩種頻率的超聲波。發(fā)出的超聲波被液面反射后，形成回波，回波經(jīng)由前置放大、球面擴散補償、帶通濾波及檢波后，形成高頻回波脈沖和低頻回波脈沖，由于高頻聲波先發(fā)出，對于同一目標，高頻回波脈沖先到達單片機，因此對于近距離的目標，首先用高頻超聲波探測；對于遠處的目標，由于高頻超聲波被空氣吸收而大幅衰減，所以回波只有低頻回波脈沖。單片機接收到回波信號之后通過外置溫度探頭檢測當前空氣溫度，而后計算出當前超聲波在空氣中的傳播速度，通過發(fā)射和接收超聲波的時間差就可以計算并顯示出所測量的距離。本實用新型的有益效果是利用調(diào)頻超聲回波法解決了傳統(tǒng)超聲液位測量中距離與精度不能兼得的問題。相對于現(xiàn)有的測距儀，本裝置具有大量程與高精度的雙重優(yōu)勢，同時本裝置還具有結構簡單、操作方便、造價低廉等優(yōu)點。

圖1為基于調(diào)頻脈沖回波法的超聲液位測量裝置工作原理框圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體結構作進一步說明。圖1中，1-單片機，2-功放，3-發(fā)射換能器，4-高頻前置放大器，5-低頻前置放大器，6-球面擴散補償，7-帶通濾波器，8-檢波器，9-溫度傳感器，10-液晶屏。當單片機I接到啟動測距命令后，立即從I/O 口之一送出一串頻率為40KHz的信號，串長度可以有10 16個完整的波形，而后送出4 8個頻率為25KHz的低頻信號，這種在時域上連續(xù)的兩種頻率的信號經(jīng)功放2被功率放大后,推動發(fā)射換能器3向空中發(fā)出兩種頻率的超聲波。發(fā)出的超聲波被液面反射后，形成高頻回波和低頻回波，高頻回波經(jīng)由高頻前置放大器4、球面擴散補償6、帶通濾波器7及檢波器8后，形成高頻回波脈沖傳送到單片機I中，低頻回波經(jīng)由低頻前置放大器5、球面擴散補償6、帶通濾波器7及檢波器8后，形成低頻回波脈沖傳送到單片機I中，由于高頻聲波先發(fā)出，對于同一目標，其高頻回波脈沖先到達單片機，因此對于近距離的目標，首先用高頻超聲波探測；對于遠處的目標，由于高頻超聲波被空氣吸收而大幅衰減，所以回波只有低頻超聲波。單片機接收到回波信號之后通過外置溫度傳感器9檢測當前空氣溫度，而后計算出當前超聲波在空氣中的傳播速度，通過發(fā)射和接收超聲波的時間差就可以計算并通過液晶屏10顯示出所測量的液位。本實用新型利用調(diào)頻超聲回波法解決了傳統(tǒng)超聲液位測量中距離與精度不能兼得的問題。相對于現(xiàn)有的測距儀，本裝置兼顧了大量程與高精度的雙重優(yōu)勢，同時本實用新型設計結構簡單、操作方便、造價低廉，對超聲液位測量的廣泛應用具有重要的意義。
權利要求1.基于調(diào)頻脈沖回波法的超聲液位測量裝置，其特征在于由單片機，功放，發(fā)射換能器，高頻前置放大器，低頻前置放大器，球面擴散補償器，帶通濾波器，檢波器，溫度傳感器和液晶屏構成，當單片機接到啟動命令后，通過功放發(fā)出信號，發(fā)射換能器通過高頻前置放大器送出一串高頻超聲波，而后通過低頻前置放大器送出一串低頻率超聲波，發(fā)出的超聲波經(jīng)液面反射后依次通過球面擴散補償器、帶通濾波器、檢波器形成高頻回波脈沖和低頻回波脈沖，單片機通過分析超聲波發(fā)射和接受的時間差以及溫度傳感器測量的當前氣溫即可計算出液位，并通過液晶屏顯示。
專利摘要本實用新型提供了一種基于調(diào)頻脈沖回波法的超聲液位測量裝置，裝置利用超聲波探頭發(fā)射不同頻率的超聲波進行測量，裝置工作時，單片機先發(fā)送出一串高頻超聲波，而后送出一串低頻超聲波，超聲波被功率放大后經(jīng)發(fā)射換能器發(fā)出，發(fā)出的超聲波被液面反射后，形成回波，回波經(jīng)由前置放大、球面擴散補償、帶通濾波及檢波后，形成高頻回波脈沖和低頻回波脈沖，由于高頻聲波先發(fā)出，對于近處的目標，高頻回波脈沖先到達單片機，對于遠處的目標，由于高頻超聲波被空氣吸收而大幅衰減，所以回波只有低頻回波脈沖。單片機通過分析超聲波發(fā)射和接受的時間差以及當前空氣溫度即可計算出所測量的液位，最終通過液晶顯示器顯示出來。本實用新型利用調(diào)頻超聲回波法解決了傳統(tǒng)超聲液位測量中距離與精度不能兼得的問題。
文檔編號G01F23/296GK202869605SQ20122016824
公開日2013年4月10日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權日2012年4月11日
發(fā)明者趙吉慶, 陳文娟, 張晉平, 吳飛斌, 史湘?zhèn)? 尚劍鋒 申請人:趙吉慶