[實用新型]一種具有多量程自適應功能的超聲波液位計

有效

• 申請號: 201220576862.5
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN202956167U
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 李長奇;劉猛;陳維琨;徐志山;高明璋;楊彬
• 申請（專利權）人: 中環天儀股份有限公司
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 莫琪

技術領域

本實用新型涉及超聲波液位計，尤其涉及一種具有多量程自適應功能的超聲波液位計。?

背景技術

當前超聲波液位計的系統大都采用設定超聲波發射接收頻率，以適應超聲波換能器，實現固定量程的液位測量。這種簡單的系統設計在產品生產時，需要根據選用的超聲波換能器頻率，通過按鍵設置超聲波發射接收頻率，或者采用燒寫不同頻率的軟件來實現。這種方法，操作復雜，不利于批量生產，不利于電路與換能器的互換，不利于現場調試更換換能器。?

上述幾點是超聲波液位計產品中始終難以解決的問題。?

發明內容

鑒于現有技術存在的不足，本實用新型目的是提供一種具有多量程自適應功能的超聲波液位計的系統設計方案，使系統能夠自行測量超聲波換能器的諧振頻率，并自動設定最佳的超聲波發射接收頻率，自動適應不同量程的超聲波換能器。?

為實現上述目的，本實用新型是通過這樣的技術方案實現的：一種具有多量程自適應功能的超聲波液位計，其特征是：由單片機模塊、超聲波發射模塊、超聲波換能器和AD轉換模塊連接構成。????

????本實用新型的有益效果是：具有多量程自適應功能的超聲波液位計該可以自動測試超聲波換能器的諧振頻率，確保超聲波的發射頻率與換能器諧振頻率一致，使同樣的程序能夠自行識別并適應多種量程的超聲波換能器，利于超聲波液位計的批量生產和超聲波換能器的互換，而且現場調試儀表時更換換能器更加便捷。

附圖說明

圖1是本實用新型的電路方框圖；?

圖2是本實用新型的軟件算法流程圖；

圖3是本實用新型的應用實例電路圖；

圖4是本實用新型的應用實例算法流程圖。

具體實施方式

為了更清楚的理解本實用新型，結合附圖和實施例詳細描述本實用新型：?

如圖1所示，具有多量程自適應功能的超聲波液位計由單片機模塊、超聲波發射模塊、超聲波換能器和AD轉換模塊組成，其中單片機模塊發射一定頻率脈沖驅動超聲波發射模塊，激勵超聲波換能器發出超聲波信號，AD轉換模塊測量超聲波回波信號，并傳給單片機模塊，由單片機計算出超聲波換能器的諧振頻率，將其確定為超聲波發射頻率，實現超聲波液位計多量程自適應功能。

圖2所示為本實用新型的軟件算法流程圖，單片機初始化最低發射頻率f₀和最高頻率f₁，將發射頻率設置f為f₀，發射超聲波信號，然后測量超聲波回波信號幅值，將幅值存入數組a[i]，將發射頻率f增加0.2kHz，判斷發射頻率f是否大于最高頻率f₁，若不大于f₁，則繼續發射超聲波信號，測量超聲波回波幅值，將幅值存入數組a[i]，將發射頻率f增加0.2k，直至發射頻率f大于最高頻率f₁，然后查找數組a[i]中最大幅值，確定最大幅值對應頻率為發射頻率。?

該算法從最低發射頻率開始發射超聲波信號，并同步記錄回波信號幅值，每次發射步進0.2kHz，直到最高發射頻率，利用超聲波發射信號與超聲波換能器的諧振頻率相同時信號最大的特點，將回波最大時對應的頻率定為標準發射頻率，從而實現了不同量程超聲波換能器的自適應。?

圖3所示為本實用新型一應用實例電路圖，單片機模塊主芯片采用MSP430F149芯片，該芯片采用3.3V電壓供電，主時鐘可以達到8MHz，而且具有AD轉換功能，單片機通過IO口發射一定頻率的脈沖送入超聲波發射模塊；超聲波發射模塊通過三極管2N3906將3.3V的脈沖轉換為15V的脈沖，然后控制場效應管IRFZ34的開關狀態，驅動變壓器線圈，產生1000Vpp的高壓激勵信號，并用此信號激勵超聲波換能器；超聲波換能器由高壓激勵信號產生超聲波，并將超聲波回波信號轉換為電信號送入AD轉換模塊；AD轉換模塊由運算放大器MAX4332芯片將信號隔離，通過二極管1N4148檢波，將超聲波信號的最大峰值鎖存到電容上，并將其送入單片機模塊進行AD轉換。?