[發明專利]一種基于偽碼相關技術的超聲波液位測量方法

無效

• 申請號: 201110435176.6
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102564533A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 雷鳴靂;解建寶;張利鑫;張寶莉;段東東
• 申請（專利權）人: 西安電力高等專科學校
• 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方法，特別涉及是一種基于偽碼相關技術的超聲波液位測量方法。

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方法。

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方法，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的測量方法，包括以下步驟：

(1)單片機產生偽碼信號，并將該偽碼信號經超聲波發射模塊的I/O通道輸出，該偽碼信號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進行調制，再經功率放大電路進行功率放大后驅動超聲波發生傳感器，向外發射超聲波信號；

(2)液位測量儀的超聲波發射傳感器向外發射的超聲波信號遇液面后原路返回，并被液位測量儀的超聲波接收傳感器接收，超聲波傳感器接收到該超聲波信號后，將該超聲波信號傳輸到運算放大電路內進行信號放大，該放大的信號接著被解調電路進行解調以檢出其中的偽碼信號，被檢出的偽碼信號經超聲波接收模塊的I/O通道輸入到單片機內，單片機接收到該偽碼信號后將該接收到的偽碼信號與單片機產生的偽碼信號進行相關匹配運算以得到該液位測量儀與液面的距離。

所述單片機根據以下步驟進行相關匹配運算：

(1)單片機產生的偽碼信號記為b，接收到的偽碼信號記為m，其中，信息碼m是序列b遲延若干位得到的，則，信息碼m與序列b之間的相關系數根據以下公式計算得到：

Rbm(j)=1pΣi=1pbimi+j=A-Dp]]>

其中，R_bm(j)為信息碼m與序列b之間的相關系數；

j為信息碼m與序列b錯位的個數；

i為信息碼m中第i個元素；

p為信息碼m的長度；

A為進行相關運算的兩序列對應位碼元相同的個數；

D為進行相關運算的兩序列對應位碼元不相同的個數；

(2)在步驟(1)得到的p個相關系數中，求取最大的相關系數，計最大值出現在第v次匹配運算對應的相關系數，則信息碼m與序列b的延遲時間為：τ_k＝v*width，其中，τ_k為延遲時間，v為超聲波信號傳輸的速度，width為信息碼m的碼元寬度，單位為秒；

(3)根據公式：D＝340*τ_k(米)，計算液位測量儀與液面的距離d，其中，D＝2d。

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％。