[發明專利]一種基于偽碼相關技術的超聲波液位測量儀

無效

• 申請號: 201110432726.9
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102519551A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 雷鳴靂;解建寶;段東東;張寶莉;張利鑫
• 申請（專利權）人: 西安電力高等?？茖W校
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明涉及一種液位測量儀及，特別涉及是一種基于偽碼相關技術的超聲波液位測量儀。

背景技術

常規超聲波測量儀采用單脈沖計時法進行測量，具體原理為：超聲波發射探頭在驅動信號作用下向外發射一定頻率的超聲波，在發射同時刻計數器開始計時，超聲波碰到液面后立即返回，接收探頭接收到回波后計數器立即停止計時。計時器所記時間就是超聲波往返的時間，由此可以計算待測液位。

上述測量方法依靠接收到的回波觸發計時器停止計時，但回波信號中信噪比較差，使得計時器計時誤差較大，從而影響測量精度，導致測量精度較低。

鑒于以上缺陷，實有必要提供一種可以克服上述缺陷的超聲波液位測量儀。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于偽碼相關技術的超聲波液位測量儀，測量儀結構簡單，測量方法精度高。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于偽碼相關技術的超聲波液位測量儀，包括單片機、超聲波發射模塊以及超聲波接收模塊，其中，所述超聲波發射模塊包括I/O通道、調制電路、功率放大電路和超聲波發射傳感器，單片機產生的偽碼信號經I/O電路的數字信號輸出通道，作為調制信號加在調制電路的輸入端，對調制電路產生的正弦波信號進行頻率鍵控調制，再經功率放大電路進行功率放大后去驅動超聲波發射傳感器，向外發射超聲波信號；所述超聲波接收模塊包括前置運算放大電路、解調電路、I/O電路和超聲波接收傳感器，超聲波接收傳感器接收到的超聲波信號經前置運算放大電路進行放大后，解調電路對放大信號進行解調處理，檢出偽碼信號，該偽碼信號經I/O電路的數字信號輸入通道直接進入單片機，單片機將該偽碼信號與調制碼進行相關匹配運算。

作為本發明的最佳實施例，所述超聲波傳感器的諧振頻率為40kHz；

作為本發明的最佳實施例，所述單片機產生的偽隨機碼序列長度為255；

作為本發明的最佳實施例，所述調制電路包括調制器芯片XR2206，該調制器芯片XR2206的輸入端連接有光電隔離電路，所述光電隔離電路的輸入端與單片機產生的偽碼信號連接，所述調制器芯片XR2206的輸出端連接有第一運算放大器，該第一運算放大器的輸出與超聲波發射傳感器相連；

作為本發明的最佳實施例，所述調制器芯片XR2206的管腳Wout通過串聯的電容C4和電阻R8連接在第一運算放大器的反向輸入端，所述調制器芯片XR2206的管腳Tres通過串聯的電阻R7和電阻R9連接在第二運算放大器的同相輸入端，其中，電阻R7和電阻R9之間的接點接地，所述第二運算放大器的輸出端與反向輸入端之間進一步連接有電阻Rf1；

作為本發明的最佳實施例，所述解調電路包括調解器芯片XR-2211，該調解器芯片XR-2211的輸入端連接有相連串聯的第二運算放大器和第三運算放大器，所述調解器芯片XR-2211的輸出端連接有光電分離電路，該光電分離電路的輸出端與單片機相連；

作為本發明的最佳實施例，所述第二運算放大器的同相輸入端連接有串聯連接的電阻R10和電阻R11，第二運算放大器的同相輸入端連接在電阻R10和電阻R11之間的接點，所述第二運算放大器的反相輸入端通過串聯的電容C5和電阻Ri與超聲波接收傳感器相連，所述第二運算放大器的輸出端與反向輸入端之間連接有串聯的電阻R12和電阻Rf2，其中，所述電阻R12和電阻Rf2之間的接點通過電阻R13接地；所述第二運算放大器的輸出端通過電阻R16連接在第三運算放大器的反向輸入端，所述第三運算放大器的同相輸入端通過電阻R15和電阻R14接地，所述第三運算放大器的同相輸入端連接在電阻R15和電阻R14之間的接點，所述第三運算放大器的輸出端與反向輸入端之間連接有電阻R17，所述第三運算放大器的輸出端連接在調解器芯片XR-2211的輸入端；所述調解器芯片XR-2211的輸出端通過短租RES2連接在光電分離電路的輸入端。

與現有技術相比，本發明基于偽碼技術的超聲波液位測量儀至少具有以下優點：(1)本發明將偽隨機碼及相關技術應用到超聲波測量儀中，通過相關匹配運算確定超聲波在介質中的傳輸時間，受噪聲信號干擾較小，具有較高的測量精度；(2)本發明利用偽隨機碼對超聲波信號進行頻率鍵控調制(FSK)發射，提高了超聲波有效測量范圍；(3)本發明運用單片機對數據進行處理，易與其他系統或上位機進行通訊，實現超聲波測量儀智能化。實驗時，單片機產生偽隨機碼頻率為6.25kHz，m序列碼長度為255，平均測距精度為98％。

附圖說明

圖1是本發明基于偽碼技術的超聲波液位測量儀的使用狀態圖；