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超声波液位计的原理与设计电路探讨

2019-11-04 参考资料


       首先我们先说说超声波液位计的原理,大家都知道超声波在空气中的传播速度为340m/s,因此,如果能测出超声波在空气中的传播时间,就能算出其传播的距离。超声波测量液位,就是通过测定超声波传播的时间间隙来测出声波传送的距离。
       具体方法:由安装于被测容器顶部的超声波探头向液面发射一束超声波,声波被液面反射后,由探头接收。控制器测得传播时间t,根据声速v,即可得出液面至探头的空间距离L。在已经探头至容器底部距离,即安装高度H的前提下,可得出容器内的液位高度h。计算公式为:

  H=H-L其中L=v?t/2

    另外,由于空气温度对声速有一定的影响,所以还应测出环境空气温度T,以修正声速。公式为:

   v=331.460.61?T(℃)

  主要电路:超声波液位计由超声波探头,发射控制与接收处理电路,控制器和显示等部分组成。收发及换能器探头由压电式换能器、收发器及温度补偿电路组成;收发器包括发射控制与接收处理电路,主要由超声波发射脉宽控制、回波信号检波、比较、微分、整形等信号处理电路组成;显示电路采用74LS164和LED组成,完成系统参数及液位高度的显示;控制器是以80C552单片微机组成的应用系统,主要完成按键的扫描处理,超声波的发射控制,接收回波时间的计算,以及液位的换算等。

     当超声波发射时,发射波或接收的回波皆可经接收回路将信号由In端输入,通过检波、放大、比较、微分,在D触发器的R端形成尖脉冲。该脉冲信号经D触发器整形得到一个下跳变的窄脉冲,送到80C552的INT端。通过20C552的中断系统记录每次中断时刻,根据相邻两次中断的时间间隔,也就知道了从发射至接收到回波这段时间,即超声波来回传播的时间,从而可以计算出传播的距离。

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