[实用新型]一种超声波测距装置

说明书

本实用新型涉及到一种超声波测距装置，特别是涉及工业用超声波物位测量装置。

公知的超声测距装置，皆由超声波换能器和具有收／发电路、中心控制器和运算、指示功能的指示仪表两部分组成，其中指示仪表的具体应用电路中通常采用下列方法：

1.使用微处理机或多片数字集成电路构成中心控制器来控制整个装置的各部分动作程序和动作时间，上述动作程序和时间是难以更改的，安装整定的各项数据（如安装高度）是用键盘输入并储存在电路的存储器中。

2.回波信号放大器采用随时间增长而增益变高的可变增益放大器，用以补偿声波随距离增加造成的衰减。

上述公知的方法存在着电路复杂、成本高，断电易丢失数据，需采取特殊的防断电措施的缺点，在工作现场投入运行时的计算调试工作复杂。

本实用新型的目的旨在提供一种新型的超声波测距装置，它能克服公知方法的不足，而且具有电路结构简单，工作可靠，不需专用器件，成本低廉的优点，特别是能灵活地改变工作程序时间和回波检测灵敏度，以适应不同使用场所的要求和适应不同型号换能器的特点。同时还具有盲区报警，故障报警和回波强度检查功能。

本实用新型和公知的超声测距装置一样，也是由超声波换能器和指示仪表两部分组成，其中指示仪表部分包括晶体振荡时钟单元A、分频计数单元B、中心控制器C、发射单元D、收／发转换单元E、接收单元G、采样／保持单元J、时间／电压发生单元H、温度补偿单元I等单元组成，其特征在于所说中心控制器C采用可编程只读存储器（PROM或EPROM），分别与发射单元D、接收单元G、时间／电压发生单元H和阶梯波发生单元P相连接。上述仪表部分各电路单元皆采用通用型元件。其特征在于所说的接收单元G使用了型号为NE5532或NE5534的运算放大器。阶梯波发生单元P采用了D／A转换集成电路输出阶梯波电压，或是使用集成模拟开关元件，或计数器元件与电阻网络结合输出阶梯波电压。各个单元电路的工作顺序和动作延续时间是由已写入只读存储器的数据内容决定的。

上述仪表部分接收单元G与中心控制器C、收发转换单元E和阶梯波单元P相连接，再与采样／保持单元J，故障报警单元R相连接。

为了增加上述仪表功能，本实用新型设置了盲区报警单元Q，该单元与中心控制器C和接收单元G相连接，与报警控制单元S相连接输出信号。

为了能够在较弱的回波峰值电压下，使用普通指针式电压表测取回波电压强度，本实用新型仪表部分设置了回波电压检查单元J，该单元与接收单元G相连接。上述回波电压检查单元T亦可与采样／保持单元J、盲区报警单元Q和故障报警单元R连接后，再与接收单元G相连，增加仪表部分功能。

上述指示仪表具有下列特点：

1.采用普通的可编程只读存储器（PROM或EPROM）做为中心控制器，它的地址线由一个晶振稳频的计数器控制，它的多路数据输出线分别用于控制装置各个单元电路。各个单元电路的工作顺序和动作延续时间是由已写入只读存储器的数据内容决定的，计数器的一个计数周期构成装置的一个或几个测试工作循环。

2.做为中心控制器使用的EPROM，数据是一些简单的、随地址变化的高低电平，不同于复杂的专用计算机软件，只需根据一张工作时序图就能编排，使用专用的写入工具，就能方便地进行读、写操作，修改复制十分方便，不怕掉电，不用采取专门的防断电措施。

3.接收电路采用可编程的、随时间增长而逐步减小幅度的阶梯波做为回波检出的基准电压。与某些公知的超声测距装置不同，这个措施主要是用来补偿回波信号随距离增加而造成的衰减，而不是象某些公知的装置，可编程的基准电压主要是用来记忆并避开某些固定的、不需要的回波电压。该措施使接收电路变得十分简单，并且具有良好的稳定性和较低的噪声电平，这个阶梯波各阶的间隔时间也由中心控制器输出的脉冲控制。

4.设置了盲区报警功能。超声测距装置皆有工作盲区，在盲区范围内装置往往出现错误指示，大多数情况下，错误指示比不能指示的后果更为危险。工业生产中因某些原因致使容器（特别是小型储罐）液位异常升高，进入装置盲区的情况是时有发生的。本实用新型在每个工作循环中都将回波与一个基准时间（该基准时间与换能器多项性能有关）比较，发现回波即将或进入盲区时，以数字显示器明灭交替闪动和输出电流大幅度摆动的方式进行报警，提醒有关人员注意此时的指示数值是不可信任的。