本發明專利技術涉及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轉換模塊連接構成，單片機模塊通過IO口掃描發射一定頻率脈沖，控制超聲波發射模塊產生高壓超聲波激勵信號，激勵超聲波換能器發出超聲波，超聲波回波信號通過超聲波換能器轉換為電信號，通過AD轉換模塊測量回波信號幅值，并傳送給單片機模塊，由單片機模塊計算出信號幅值最大值對應的脈沖頻率，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，本系統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，利于批量生產和超聲波換能器的互換，現場調試儀表時更換換能器更加便捷。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及超聲波液位計，尤其涉及一種具有多量程自適應功能的超聲波液位計。
技術介紹
當前超聲波液位計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。
技術實現思路
鑒于現有技術存在的不足，本專利技術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設計方案，超聲波液位計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，本專利技術是通過這樣的技術方案實現的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，單片機模塊通過IO 口掃描發射一定頻率脈沖，控制超聲波發射模塊產生高壓超聲波激勵信號，由激勵超聲波換能器發出超聲波信號，超聲波回波信號通過超聲波換能器轉換為電信號，通過AD轉換模塊測量回波信號幅值，并傳送給單片機模塊，由單片機模塊計算出信號幅值最大值對應的脈沖頻率，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，其實現過程是單片機初始化最低發射頻率fo和最高頻率，將發射頻率設置f為&，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，將發射頻率f增加O. 2kHz，判斷發射頻率f是否大于最高頻率，若不大于4，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 ，將發射頻率f增加O. 2k，直至發射頻率f大于最高頻率，然后查找數組a中最大幅值,確定最大幅值對應頻率為發射頻率。本專利技術的有益效果是具有多量程自適應功能的超聲波液位計系統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I是本專利技術的電路方框圖2是本專利技術的軟件算法流程圖3是本專利技術的應用實例電路圖；圖4是本專利技術的應用實例算法流程圖。具體實施例方式為了更清楚的理解本專利技術，結合附圖和實施例詳細描述本專利技術如圖I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所示為本專利技術的軟件算法流程圖，單片機初始化最低發射頻率&和最高頻率，將發射頻率設置f為&，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 ，將發射頻率f增加O. 2kHz，判斷發射頻率f是否大于最高頻率，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，將發射頻率f增加O. 2k，直至發射頻率f大于最高頻率，然后查找數組a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O. 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所示為本專利技術一應用實例電路圖，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lOOOVpp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。圖4為本專利技術一應用實例算法流程圖，單片機初始化最低發射頻率L為20kHz和最高頻率為60kHz，將發射頻率設置f為&，發射超聲波信號，然后調用AD轉換函數，通過AD轉換，測量超聲波回波信號幅值，將幅值存入數組a，將發射頻率f增加O. 2kHz，判斷發射頻率f是否大于最高頻率，若不大于4，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 ，將發射頻率f增加O. 2k，直至發射頻率f大于最高頻率f1;然后通過排序程序，查找數組a中最大幅值，將最大幅值對應頻率設定為發射頻率。從而完成了 20kHz至60kHz頻段范圍內，超聲波發射頻率的自適應。這段算法可以應用于20kHz至60kHz范圍內多量程的超聲波液位計。根據上述說明，結合本領域技術可實現本專利技術的方案。權利要求1.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，單片機模塊通過IO 口掃描發射一定頻率脈沖，控制超聲波發射模塊產生高壓超聲波激勵信號，由激勵超聲波換能器發出超聲波信號，超聲波回波信號通過超聲波換能器轉換為電信號，通過AD轉換模塊測量回波信號幅值，并傳送給單片機模塊，由單片機模塊計算出信號幅值最大值對應的脈沖頻率，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，其實現過程是單片機初始化最低發射頻率fo和最高頻率，將發射頻率設置f為&，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，將發射頻率f增加O. 2kHz，判斷發射頻率f是否大于最高頻率，若不大于4，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 ，將發射頻率f增加O. 2k，直至發射頻率f大于最高頻率，然后查找數組a中最大幅值,確定最大幅值對應頻率為發射頻率。2.如權利要求I所述的具有多量程自適應功能的超聲波液位計，其特征是所述單片機模塊的主芯片采用MSP430F149芯片；超聲波發射模塊由三極管2N3906、場效應管IRFZ34、變壓器及阻容元件構成；AD轉換模塊由運算放大器MAX4332、二極管1N4148及阻容元件構成。全文摘要本專利技術涉及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轉換模塊連接構成，單片機模塊通過IO口掃描發射一定頻率脈沖，控制超聲波發射模塊產生高壓超聲波激勵信號，激勵超聲波換能器發出超聲波，超聲波回波信號通過超聲波換能器轉換為電信號，通過AD轉換模塊測量回波信號幅值，并傳送給單片機模塊，由單片機模塊計算出信號幅值最大值對應的脈沖頻率，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，本系統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本文檔來自技高網...
【技術保護點】
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，單片機模塊通過IO口掃描發射一定頻率脈沖，控制超聲波發射模塊產生高壓超聲波激勵信號，由激勵超聲波換能器發出超聲波信號，超聲波回波信號通過超聲波換能器轉換為電信號，通過AD轉換模塊測量回波信號幅值，并傳送給單片機模塊，由單片機模塊計算出信號幅值最大值對應的脈沖頻率，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，其實現過程是：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。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李長奇，陳維琨，劉猛，徐志山，高明璋，陳會慶，楊彬，
申請(專利權)人：中環天儀股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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