专利名称：超声波找平仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种非接触式多探头的超声波找平仪。
技术背景原有的接触式找平仪为模拟量输出控制，必须以机械性紧贴参考面或基准绳，碰到一些特殊点情况如石声、缝隙、基准绳节点时，整个输出控制也随之变化，而现有的非接触式找平仪大多为单个超声波传感器，在检测不规则路面时，凸起和坑凹部分得不到补偿，会对检测结构造成极大的影响。
实用新型内容本实用新型是为了克服上述缺点，提供一种测量精确、使用寿命高、使用范围广、灵活性高的超声波找平仪。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是包括一个主控盒，所述主控盒连接有至少一个超声波滑靴，所述超声波滑靴上设置有至少两个超声波探头。
所述主控盒与超声波滑靴之间可通过至少一级分线盒连接，所述分线盒的个数至少为一个，每个分线盒分别连接有至少一个超声波滑靴或下一级分线盒。
所述超声波滑靴上的探头个数可为5个。
所述主控盒连接的分线盒的个数可为2个。
所述每个分线盒上可设置有3个超声波滑靴。
所述超声波探头可为高频换能器。
所述每个超声波滑靴可分别由一个单片机控制。
所述主控盒中可设置有一个用于对整个超声波找平仪进行控制的单片机。
所述主控盒的面板上还可设置有按钮、显示屏和指示灯。
本实用新型在主控盒连接多个滑靴，每个滑靴又设置多个超声波探头，通过探头发出超声波，在接收到其反射超声波，实现非接触方式测量出测试点与地面之间的距离，使得本实用新型使用范围广、灵活性高，由于不同于现有的接触式探测器，因探测部位存在机械部件而产生损耗，大大提高了使用寿命，另外，通过在测量的过程中选取相接近的测量值，进行平均计算，并通过补偿换能器对因空气变化产生的误差进行，从而得到与实际测量值偏差更小的测量结果。
图1为本实用新型的结构示意图图2为本实用新型的使用状态示意图图3为本实用新型硬件控制电路的原理框图图4为本实用新型中的软件流程图图5为本实用新型中超声波传感器的结构示意图具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括一个主控盒8、两个分线盒6和六个超声波滑靴7，所述两个分线盒6分别通过螺旋电缆线5连接在所述主控盒8上，所述每个分线盒再分别通过另外三个螺旋电缆线10连接三个滑靴7，所述每个滑靴上设置有六个超声波高频换能器9。在主控盒的面板上还设置有一个液晶显示屏2、四个按钮4、四个方形指示灯3和多个与高频换能器9相对应的二极管指示灯1。
所述超声波滑靴7是整个系统的前端也是最关键部分，其结构如图5所示，六个超声波高频换能器9其中的五个测距换能器a～e设置在滑靴框架顶面上，还有一个补偿换能器f设置在所述滑靴框架一侧的侧壁上。在超声波滑靴的工作过程中，首先由高频测距换能器发射超声波，当超声波碰到媒质后形成反射波返回再由高频测距换能器接收，得到有用的数字信号。超声波滑靴上5个独立换能器同时工作，但是只有3个接近实际检测值的测量值才会采用，从而求得平均值。通过这种方法，不规则的检测值将不会被计算，也就是不会影响到平均值的结果。同时，位于滑靴侧壁上的传感器发射到另一侧壁后再反射，由换能器接收，从而检测到因空气温度变化产生的误差，并通过进算进行补偿。
本实施例的硬件控制电路如图3所示，在所述主控盒中，对应所述两个分线盒分别设置有两个主控制器，每个主控器分别控制对应的分线盒分支，因两分支结构完全相同，图中仅以一个主控制器为例，每个主控制器分别设置有一个单片机P89C668，每个分支由所述单片机P89C668作为总控制芯片并与铺路机的接口相连，负责各种信号数据处理、人机界面实现、输出控制信号。所述单片机P89C668及其外围的处理电路连接有在线编程接口、用于连接显示灯和按钮电路的输入/输出芯片8255以及一个通讯电路，所述通讯电路与分线盒相连，连接到下一级的超声波滑靴传感器电路中，所述超声波滑靴传感器电路也通过一个通讯线路与所述集线盒连接，通过集线盒与主控盒中的单片机P89C668以CAN协议的方式进行数据交换，并由另一个单片机AT89C52作为总控制芯片，所述每个超声波滑靴上的单片机AT89C52依次连接有通讯电路、单片机处理电路、CPLD芯片、触发回波处理电路和高能测距换能器a～e，还有一个补偿换能器f与所述触发回波处理电路相连。由于本实用新型使用了国际上流行的可在线编程单片机P89C668，这样，就可以应客户要求进行一些及时的可行的修改，以满足不同的要求。其次，其通信协议也采用了CAN协议，这一些都为该产品品质和含量提高奠定了基础。
本实用新型软件中的主程序模块的流程如图4所示，依次经过初始化、LED显示、键盘扫描过程后，通过判别键输入的不同命令值，来进入相应的不同子程序进行工作。本实用新型采用全模块化设计，在主程度模块下分成若干分模块，分模块只与主模块发生联系，分模块之间没有关系。这种程序模块化设计，抗干扰能力强，修改比较容易，可读性强，升级容易，是目前流行的软件编程方法。
本实用新型是基于声波反射定律的应用，而声波在气体中传播时，受空气温度，压力发生变化时，声速也随之变化。国内外有众多厂家生产单探头超声波找平仪系统，其温度补偿不佳，为此该仪器采用补偿法，利用自身机械设计上的特色即滑靴上的两侧档板之间的距离为固定距离，虽然不同条件下声速发生变化，但是档板之间的固定距离与测量距离的比例不变。因此通过补偿换能器f对两侧板之间距离的测量和计算，从而对空气温度的变化进行有效的补偿。
使用过程如图2所示，超声波滑靴组合及其平均功能可作用于较长且不规则路面，如路面的坑凹部分将会被补偿，因为这种超声波滑靴组合可剔除较小的、较大的不规则值，这些值将会被平均掉机器无需非常精确的参考面。滑靴组合将会改善参考面状况甚至无需基准绳滑靴组合，将会使你具有更大的灵活性会使你节省时间最终会节省资金。系统中仪器分为左右各半套，组成相同即三个滑靴、一个集线盒、一个主控器及一些电缆成为一个测量、控制回路。由于每个滑靴上有五个测距传感器，只有三个接近实际测值的测量值才会用从而求得平均值；而三个滑靴组合及其平均功能可作用于较长且不规则路面如路面的坑凹部分将会被补偿，从而使测距范围达到200mm-1000mm，远远超过了接触式以及单探头找平仪器的相对量程。
超声波滑靴组合无需非常精确的参考面，滑靴组合将会改善考面状况基金无需基准绳，更利于筑路机械的使用，更加适合各种路况，如大坡度、高落差等路况，使施工方具有更大的灵活性，节省资金、节省时间。接触式找平仪为模拟量输出控制，必须以机械性紧贴参考面(或基准绳)，碰到一些特殊点情况如石声、缝隙、基准绳节点时，整个输出控制也随之变化。由于本实用新型采用超声波器件测量，不与参考面接触，这一方面减少了机械件的磨损，提高使用寿命；另一方面，其平稳的输出控制，也提升了整机的性能，提高了施工质量。
由于国内外大多选用40KHz换能器，本实用新型中所采用的175KHz高频换能器其优点如下①频率高，例如175KHz的频率其一个波的周期为1/175×103Hz＝5.7us，而40KHz换能器一个波的周期为1/40×103Hz＝25us，因此，在时间程度上175KHz可以比40KHz提高4.4倍左右②频率高也有利于提高换能器的指向性，在一个小的发射面上获得较尖的指向性。
③盲区小，假定发射脉冲的宽度规定发射40个周期，用175KHz则40个周期的发射脉宽为228us。同样的如果用40KHz发射40个周期其发生脉宽将达到1000us，这明显的使测量盲区增大。
权利要求1.一种超声波找平仪，包括一个主控盒，其特征在于所述主控盒连接有至少一个超声波滑靴，所述超声波滑靴上设置有至少两个超声波探头。
2.根据权利要求1所述的超声波找平仪，其特征在于所述主控盒与超声波滑靴之间通过至少一级分线盒连接，所述分线盒的个数至少为一个，每个分线盒分别连接有至少一个超声波滑靴或下一级分线盒。
3.根据权利要求1或2所述的超声波找平仪，其特征在于所述超声波滑靴上的探头个数为5个。
4.根据权利要求2所述的超声波找平仪，其特征在于所述主控盒连接的分线盒的个数为2个。
5.根据权利要求2或4所述的超声波找平仪，其特征在于所述每个分线盒上设置有3个超声波滑靴。
6.根据权利要求1或2所述的超声波找平仪，其特征在于所述超声波探头为高频换能器。
7.根据权利要求1或2所述的超声波找平仪，其特征在于所述每个超声波滑靴分别由一个单片机控制。
8.根据权利要求1或2所述的超声波找平仪，其特征在于所述主控盒中设置有一个用于对整个超声波找平仪进行控制的单片机。
9.根据权利要求1或2所述的超声波找平仪，其特征在于所述主控盒的面板上还设置有按钮、显示屏和指示灯。
专利摘要本实用新型涉及一种非接触式多探头的超声波找平仪。本实用新型在主控盒连接多个滑靴，每个滑靴又设置多个超声波探头，通过探头发出超声波，在接收到其反射超声波，实现非接触方式测量出测试点与地面之间的距离，使得本实用新型使用范围广、灵活性高，由于不同于现有的接触式探测器，因探测部位存在机械部件而产生损耗，大大提高了使用寿命，另外，通过在测量的过程中选取相接近的测量值，进行平均计算，并通过补偿换能器对因空气变化产生的误差进行，从而得到与实际测量值偏差更小的测量结果。
文档编号E01C19/00GK2823978SQ200520008560
公开日2006年10月4日 申请日期2005年3月16日 优先权日2005年3月16日
发明者吴骏, 陈军 申请人:吴骏