[实用新型]一种高精度超声波物位计

摘要

本实用新型涉及一种高精度超声波物位计，由单片机控制超声波连续发射，通过单片机记录和读取超声波的发射波与回波时间差值，计算出物位的实际距离，具有自动功率调整，增益控制调整，温度补偿检测计算技术，对外部干扰信号有抑制功能，通过存储上一次测得的信号幅值大小，比较本次测得幅值、上一次测得的幅值、低位阈值和高位阈值之间的大小关系，判断调节过程是否达到预期来调节增益，使回波信号的幅值达到最佳，同时测量温度的变化对超声波传播速度值进行补偿，技术效果是从根本上提高了仪表的距离测量精度，保证测量数据的真实性和稳定性，可广泛用于各种工矿的液体和固体的料位高度测量。

主权项

一种高精度超声波物位计，电路部分包括供电电路、发射采集信号处理电路、多通道可调量程电路、中间处理过程电路、温度采集电路及单片机电路，其特征在于：供电电路连接为供电电源为24V直流,输入端分别连接瞬变抑制二极管D3两端、电感L2输入两端，二极管D3一端连测试点M1，电感L2输出两端连接电容C4，电容C4两端分别串接电感L1、L3与电容C5并联，电感L1一端连试点M2、连二极管D2，输出端为LOOP；发射采集信号处理电路连接为超声波探头换能器正极串接电阻R4后与电容C3一端连接，超声波探头换能器负极和屏蔽线端与电阻R20、R22、电容C14一端连接并接地，在换能器的正负极之间并联D1，电容C3另一端为试点M14、电阻R7和R20接到三极管Q6基极，电阻R7另一端供电为3.3V，电阻R22、电容C14并联接三极管Q6发射极，三极管Q6集电极经电阻R10接3.3V，三极管Q6集电极接电容C17后为试点M15，信号放大器U6的8引脚为测试点M12，信号放大器U6的7引脚接电阻R14后接地，3.3V与SGND之间为0.01uF电容，信号放大器U6的VDD、ADO端接供电电压3.3V，SCL、SDA端分别接到单片机的P2.0,P3.2引脚，U6的1引脚输出端连接到中间处理过程电路的输入端；中间处理过程电路包括有运算放大电路和后续处理过程电路，运算放大电路连接为芯片U2的1引脚接电阻R11，R45到信号地端SGND，电阻R13、R36串联、电阻R18、R35串联、电阻R24、R33串联后分别与电容C27并联，两端接到运算放大电路芯片U2的6，7引脚，芯片U2的4 、8引脚分别接正负3.3V,芯片U7的电路与U2的电路完全对称，由U2和U7及其附属电路共同组成的电路为三通道可调量程的设计电路，一通道为5米量程、二通道为10米量程、三通道为15米量程，选择不同的量程需要配合不同频率的超声波探头，选择某一通道量程时，只需拆除其他通道0Ω电阻保持断路即可，U2与U7均为MAX4332芯片，信号由U2的3引脚输入，U7的7引脚输出，经后续处理过程电路使中间处理过程电路最终输出分别接到单片机的P6.3, P6.4, P6.5引脚；温度传感器电路中使用3.2V供电,传感器1，3引脚为供电端，2引脚为信号输出端连接在单片机的P5.2；单片机的时钟振荡电路Y1两引脚分别连接在单片机的XIN、XOUT/TCLK两引脚。