一种精密超声波物位仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种精密超声波物位仪。
【背景技术】
[0002]利用超声波的传输时间特性，已经实现并完成了许多领域测量方面的任务，人们利用测量超声波的传输时间特性实现了流量、温度、液位和距离等方面的研究。目前采用的脉冲回波法对回波识别简单，且硬件电路复杂，干扰波滤除困难，致使测量精度较低或测量不稳定。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种结构简单、易于实现，且测量精度高的精密超声波物位仪。
[0004]为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种精密超声波物位仪，包括封装于一主机壳体中的ARM处理器及与该ARM处理器连接的超声波发射电路、放大电路、温度补偿电路以及为整个装置提供电能的电源模块，所述超声波发射电路经脉冲升压器连接至换能器，以发射超声波至障碍物，所述换能器接收经障碍物反射回的回波，转换为电信号后，经所述放大电路传输至ARM处理器进行处理；所述主机壳体上还设置一用于实现人机交互的人机交互模块。
[0005]在本实用新型一实施例中，所述人机交互模块包括IXD显示屏及键盘。
[0006]在本实用新型一实施例中，所述主机壳体上还设置有一与所述ARM处理器连接的RS-485通信接口。
[0007]在本实用新型一实施例中，所述超声波发射电路包括第一至第三三极管、MOS管、第一至第八电阻、第一至第二二极管、变压器、第一至第四电容；所述ARM处理器的I/O 口经第一电阻连接至第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极与第二电阻的一端、第三电阻的一端、第一电容的一端连接，所述第一三极管的发射极、第三三极管的集电极、第五电阻的一端、MOS管的源极均连接至地，所述第二电阻的另一端、第二三极管的集电极均连接至第一电源端，所述第三电阻的另一端、第一电容的另一端相连接至第二三极管的基极、第三三极管的基极，所述第二三极管的发射极、第三三极管的发射极与第四电阻的一端、第二电容的一端连接，所述第四电阻的另一端、第二电容的另一端与第五电阻的另一端、MOS管的栅极相连接，所述MOS管的漏极连接至所述变压器初级绕组的一端，所述变压器初级绕组的另一端经第六电阻连接至第二电源端，还分别经第七电阻、第四电容连接至地，所述变压器的次级绕组的一端经并联连接的第一、第二二极管与第八电阻的一端、第三电容的一端连接，所述变压器次级绕组的另一端与第八电阻的另一端、第三电容的另一端相连接至地。
[0008]相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果:本实用新型电路结构简单、易于实现，且测量精度高；且本实用新型可通过人机交互界面进行测量方向的控制以及对障碍物的距离的显示。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型原理框图。
[0010]图2是本实用新型超声波发射电路框图。
[0011]图3是本实用新型放大电路框图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。
[0013]如图1-3所示，本实用新型的一种精密超声波物位仪，包括封装于一主机壳体中的ARM处理器及与该ARM处理器连接的超声波发射电路、放大电路、温度补偿电路以及为整个装置提供电能的电源模块，所述超声波发射电路经脉冲升压器连接至换能器，以发射超声波至障碍物，所述换能器接收经障碍物反射回的回波，转换为电信号后，经所述放大电路传输至ARM处理器进行处理；所述主机壳体上还设置一用于实现人机交互的人机交互模块。
[0014]所述人机交互模块包括IXD显示屏及键盘。所述主机壳体上还设置有一与所述ARM处理器连接的RS-485通信接口。
[0015]所述超声波发射电路包括第一至第三三极管、MOS管、第一至第八电阻、第一至第二二极管、变压器、第一至第四电容；所述ARM处理器的I/O 口经第一电阻连接至第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极与第二电阻的一端、第三电阻的一端、第一电容的一端连接，所述第一三极管的发射极、第三三极管的集电极、第五电阻的一端、MOS管的源极均连接至地，所述第二电阻的另一端、第二三极管的集电极均连接至第一电源端，所述第三电阻的另一端、第一电容的另一端相连接至第二三极管的基极、第三三极管的基极，所述第二三极管的发射极、第三三极管的发射极与第四电阻的一端、第二电容的一端连接，所述第四电阻的另一端、第二电容的另一端与第五电阻的另一端、MOS管的栅极相连接，所述MOS管的漏极连接至所述变压器初级绕组的一端，所述变压器初级绕组的另一端经第六电阻连接至第二电源端，还分别经第七电阻、第四电容连接至地，所述变压器的次级绕组的一端经并联连接的第一、第二二极管与第八电阻的一端、第三电容的一端连接(并通过图2中的J2连接至图3放大电路的J3)，所述变压器次级绕组的另一端与第八电阻的另一端、第三电容的另一端相连接至地。
[0016]以下为本实用新型的具体工作原理:
[0017]本实用新型的物位仪由主机和换能器构成，图1是本实用新型的精密超声波物位仪原理框图，原理设计将电路分为了超声波发射电路(见图2)，放大电路(见图3)。图2发射电路是通过ARM处理器I/O 口(即PAl 口)间断的发射一组固定频率的等宽方波脉冲信号驱动场效应管(M0S管)，场效应管的不断开关与闭合使脉冲升压变压器两端产生连续变化的交流电压，交流电压通过脉冲升压器后，用来激励换能器发射脉冲信号，对于换能器来说，提高输出电压可以增加发射的超声波能量，从而能测到更远的距离。超声波在介质中传播碰到障碍物会发生反射，由于采用一体式超声波换能器，反射后的回波被换能器接收，根据换能器的逆压电效应将超声能转化为电信号进入到回波接收电路，超声波换能器接收到的回波信号能量小，此时ARM处理器无法对此信号进行检测，因此需要对能量小的电信号进行放大电路处理。图3放大电路将信号放大到ARM处理器的最佳接收范围，回波信号进入ARM处理器内部ADC转换口，ARM处理器根据测量的回波时间算得相应的距离。
[0018]以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种精密超声波物位仪，其特征在于:包括封装于一主机壳体中的ARM处理器及与该ARM处理器连接的超声波发射电路、放大电路、温度补偿电路以及为整个装置提供电能的电源模块，所述超声波发射电路经脉冲升压器连接至换能器，以发射超声波至障碍物，所述换能器接收经障碍物反射回的回波，转换为电信号后，经所述放大电路传输至ARM处理器进行处理；所述主机壳体上还设置一用于实现人机交互的人机交互模块。2.根据权利要求1所述的一种精密超声波物位仪，其特征在于:所述人机交互模块包括LCD显不屏及键盘。3.根据权利要求1所述的一种精密超声波物位仪，其特征在于:所述主机壳体上还设置有一与所述ARM处理器连接的RS-485通信接口。4.根据权利要求1所述的一种精密超声波物位仪，其特征在于:所述超声波发射电路包括第一至第三三极管、MOS管、第一至第八电阻、第一至第二二极管、变压器、第一至第四电容；所述ARM处理器的I/O 口经第一电阻连接至第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极与第二电阻的一端、第三电阻的一端、第一电容的一端连接，所述第一三极管的发射极、第三三极管的集电极、第五电阻的一端、MOS管的源极均连接至地，所述第二电阻的另一端、第二三极管的集电极均连接至第一电源端，所述第三电阻的另一端、第一电容的另一端相连接至第二三极管的基极、第三三极管的基极，所述第二三极管的发射极、第三三极管的发射极与第四电阻的一端、第二电容的一端连接，所述第四电阻的另一端、第二电容的另一端与第五电阻的另一端、MOS管的栅极相连接，所述MOS管的漏极连接至所述变压器初级绕组的一端，所述变压器初级绕组的另一端经第六电阻连接至第二电源端，还分别经第七电阻、第四电容连接至地，所述变压器的次级绕组的一端经并联连接的第一、第二二极管与第八电阻的一端、第三电容的一端连接，所述变压器次级绕组的另一端与第八电阻的另一端、第三电容的另一端相连接至地。
【专利摘要】本实用新型涉及一种精密超声波物位仪。包括封装于一主机壳体中的ARM处理器及与该ARM处理器连接的超声波发射电路、放大电路、温度补偿电路以及为整个装置提供电能的电源模块，所述超声波发射电路经脉冲升压器连接至换能器，以发射超声波至障碍物，所述换能器接收经障碍物反射回的回波，转换为电信号后，经所述放大电路传输至ARM处理器进行处理；所述主机壳体上还设置一用于实现人机交互的人机交互模块，所述人机交互模块包括LCD显示屏及键盘。本实用新型电路结构简单、易于实现，且测量精度高。
【IPC分类】G01F23/296
【公开号】CN205066880
【申请号】CN201520831168
【发明人】林瑞忠
【申请人】福州昌晖自动化系统有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月26日