专利名称：基于调频脉冲回波法的超声液位测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于调频脉冲回波法的超声液位测量装置。
背景技术：
超声波能够进行距离的定点和连续检测，而且能够方便地提供�？厮璧男藕�。但是现有的超声液位测量装置均使用固定频率的超声波发射探头，该方式存在一定的局限性如果采用较高的发射频率，方向性好，精度高，但是频率高的声波在介质中传递时衰减大，量程受限；如果采用较低的发射频率，衰减�。砍烫岣撸蔷冉档�。因此，根据实际测量要求，有必要开发一种频率可调的超声波液位测量装置，即能保证大的量程又能确保高的精度。
发明内容本实用新型的目的是提供一种基于调频脉冲回波法的超声液位测量装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本实用新型由单片机，功放，发射换能器，高频前置放大器，低频前置放大器，球面扩散补偿器，带通滤波器，检波器，温度传感器和液晶屏构成，当单片机接到启动命令后，通过功放发出信号，发射换能器通过高频前置放大器送出一串高频超声波，而后通过低频前置放大器送出一串低频率超声波，发出的超声波经液面反射后依次通过球面扩散补偿器、带通滤波器、检波器形成高频回波脉冲和低频回波脉冲，单片机通过分析超声波发射和接受的时间差以及温度传感器测量的当前气温即可计算出液位，并通过液晶屏显示。当单片机接到启动命令后，立即从I/O 口之一送出一串频率为40KHz的高频信号，而后送出一串频率为25KHz的低频率信号，这种在时域上连续的两种频率的信号被功率放大后,推动发射换能器向空中发出两种频率的超声波。发出的超声波被液面反射后，形成回波，回波经由前置放大、球面扩散补偿、带通滤波及检波后，形成高频回波脉冲和低频回波脉冲，由于高频声波先发出，对于同一目标，高频回波脉冲先到达单片机，因此对于近距离的目标，首先用高频超声波探测；对于远处的目标，由于高频超声波被空气吸收而大幅衰减，所以回波只有低频回波脉冲。单片机接收到回波信号之后通过外置温度探头检测当前空气温度，而后计算出当前超声波在空气中的传播速度，通过发射和接收超声波的时间差就可以计算并显示出所测量的距离。本实用新型的有益效果是利用调频超声回波法解决了传统超声液位测量中距离与精度不能兼得的问题。相对于现有的测距仪，本装置具有大量程与高精度的双重优势，同时本装置还具有结构简单、操作方便、造价低廉等优点。
图1为基于调频脉冲回波法的超声液位测量装置工作原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体结构作进一步说明。图1中，1-单片机，2-功放，3-发射换能器，4-高频前置放大器，5-低频前置放大器，6-球面扩散补偿，7-带通滤波器，8-检波器，9-温度传感器，10-液晶屏。当单片机I接到启动测距命令后，立即从I/O 口之一送出一串频率为40KHz的信号，串长度可以有10 16个完整的波形，而后送出4 8个频率为25KHz的低频信号，这种在时域上连续的两种频率的信号经功放2被功率放大后,推动发射换能器3向空中发出两种频率的超声波。发出的超声波被液面反射后，形成高频回波和低频回波，高频回波经由高频前置放大器4、球面扩散补偿6、带通滤波器7及检波器8后，形成高频回波脉冲传送到单片机I中，低频回波经由低频前置放大器5、球面扩散补偿6、带通滤波器7及检波器8后，形成低频回波脉冲传送到单片机I中，由于高频声波先发出，对于同一目标，其高频回波脉冲先到达单片机，因此对于近距离的目标，首先用高频超声波探测；对于远处的目标，由于高频超声波被空气吸收而大幅衰减，所以回波只有低频超声波。单片机接收到回波信号之后通过外置温度传感器9检测当前空气温度，而后计算出当前超声波在空气中的传播速度，通过发射和接收超声波的时间差就可以计算并通过液晶屏10显示出所测量的液位。本实用新型利用调频超声回波法解决了传统超声液位测量中距离与精度不能兼得的问题。相对于现有的测距仪，本装置兼顾了大量程与高精度的双重优势，同时本实用新型设计结构简单、操作方便、造价低廉，对超声液位测量的广泛应用具有重要的意义。
权利要求1.基于调频脉冲回波法的超声液位测量装置，其特征在于由单片机，功放，发射换能器，高频前置放大器，低频前置放大器，球面扩散补偿器，带通滤波器，检波器，温度传感器和液晶屏构成，当单片机接到启动命令后，通过功放发出信号，发射换能器通过高频前置放大器送出一串高频超声波，而后通过低频前置放大器送出一串低频率超声波，发出的超声波经液面反射后依次通过球面扩散补偿器、带通滤波器、检波器形成高频回波脉冲和低频回波脉冲，单片机通过分析超声波发射和接受的时间差以及温度传感器测量的当前气温即可计算出液位，并通过液晶屏显示。
专利摘要本实用新型提供了一种基于调频脉冲回波法的超声液位测量装置，装置利用超声波探头发射不同频率的超声波进行测量，装置工作时，单片机先发送出一串高频超声波，而后送出一串低频超声波，超声波被功率放大后经发射换能器发出，发出的超声波被液面反射后，形成回波，回波经由前置放大、球面扩散补偿、带通滤波及检波后，形成高频回波脉冲和低频回波脉冲，由于高频声波先发出，对于近处的目标，高频回波脉冲先到达单片机，对于远处的目标，由于高频超声波被空气吸收而大幅衰减，所以回波只有低频回波脉冲。单片机通过分析超声波发射和接受的时间差以及当前空气温度即可计算出所测量的液位，最终通过液晶显示器显示出来。本实用新型利用调频超声回波法解决了传统超声液位测量中距离与精度不能兼得的问题。
文档编号G01F23/296GK202869605SQ20122016824
公开日2013年4月10日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者赵吉庆, 陈文娟, 张晋平, 吴飞斌, 史湘伟, 尚剑锋 申请人:赵吉庆
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