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高精度液位测量系统解决方案和超声波距离原理

作者/整理:admin 2019-02-01

这里,A是通过超声换能器接收的振幅,A 0是初始振幅,x中的超声换能器超声波的传播距离的,超声波角频率,t是超声波的通行时间。另外,超声波波长是超声波的衰减系数,公式为= bf 2,其中b是介电常数,f是超声波频率。
根据等式(3),超声波在空气中的传播距离达到零。
在5点钟,超声波的振幅随原始1 / e衰减。
较高的超声频率,衰减变得更加严重,检测距离的范围是小的,但是辐射的较小的超声波的扩散角,光束变得更精细,方向性更好。
一种用于使用以确定回波接收所述比较器的双重配置方法,提出了在测量环境中的实际的不确定性,或两种比较阈设置得太小尺寸它有可能太多了。降低测量精度
在此基础上,该文献提出使用可编程增益放大器PGA 112来通过多重增益校正来提高第一回波前沿的采集精度。
3软件设计
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1编程思路和相关服务点
为了实现高精度的液位测量,软件必须完成这项工作:
(1)产生40kHz的超声波。
(2)测量超声波的传播时间。
(3)通过控制转向机构的方向来控制超声波换能器的发送/接收端的方向。
(4)测量超声波的传播速度。
(5)根据距离的距离选择合适的超声频率作为检测目标。
(6)计算液面高度并执行数据可视化等相应操作。
40kHz的脉冲串的装置,软件,由超声波传播时间的测量和所述传播速度,和转向机构的地址的控制而生成是通过使用微型计算机的微型计算机的定时器/计数器来执行。仅芯片。
在编写系统程序时,我们会考虑连接硬件,但我们也考虑使用存储空间,寄存器和外部中断引脚。
此外,由于残留振动和折射波衍射,有必要进行对应的延迟了规定时间的超声波从??接收该超声波的发送的处理。
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该计划的两个主要流程
该系统采用一个主程序模块,超声波传播时间测量模块,转向机构的转向模块,超声波传播速度的测量模块,模块化程序设计,包括超声传播速度测量模块。级别计算模块,数据屏幕和其他相应的动作模块。
初始化系统后,使用while(1)指令执行下一个无限循环。首先,调用超声波传播时间测量模块。发送超声波时,计数器打开,开始计时,外部中断关闭。
延迟1 ms后,打开外部中断并等待回声。
当检测到回波时,外部中断程序会在设置回波接收指示器时停止定时器并保存定时器值。
接下来,如果脉冲宽度大于2,则调用转向机构的地址模块,打开计数器,调整定时和控制位置1。
5 ms,控制位置0。当计数在3 ms内完成时,计数器被清除以将伺服转换为90。
然后,调用超声波传播速度测量模块,并且在标准偏转器的固定距离处计算声速。
在转向机构的地址模块中,将脉冲宽度设置为1。
转向机构设置为0持续5 ms。
最后,MCU调用液位计算程序并执行相应的操作,例如可视化数据。
图5显示了范围过程流程的软件设计。