超声波液位计测量方式研究与探讨 二十五

5．1发射电路的调试

发射电路是整个系统硬件电路的基础，因此发射电路的调试工作非常关键。由于单片机发出的方波信号不足以驱动超声波探头工作，因此，尝试了很多种方式来对信号进行升压放大。

最先想到的一个办法是采用三极管对信号进行放大，实际操作后发现，单单采用三极管无法驱动超声波探头正常工作，因为它的电压依然很低。这时就需要寻找一种办法为其升压，先后试用了多种方法后，发现首先用三极管放大电流，再用变压器升压，可有效驱动超声波探头发射超声波。因此实验中采用三极管9013和变压器实现了对信号的放大升压，成功驱动超声波探头发射。

激发出的脉冲频率与激发脉冲频率相符，且从图中也可以看出激发出来的波形具有明显的波峰，结果符合实验要求。

另外需要注意的足，除了要达到一定的电压和驱动功率外，讯40超声波探头中心频率40KHz，它只有在40±1 KHz范围内才可激发超声波，所以单片机产生的方波信号频率一定要在此范围内。

5．2实验数据

在前面第三章，假设探头发出的超声波声束是没有扩散角的理想情况，理论计算出了在探头与挡板不同安装方式下的超声波液位计的最大量程。经试验表明，由于超声波声束有扩散角的存在，因此实际测量量程比理论计算值要大一些。

另外，量程的大小还与超声波探头驱动功率有关。下面就给定情况下的实验结果进行讨论。

由于两超声波探头离得越远，接收探头接收到的信号越弱，信号处理也比较复杂；而两探头离得太近，则会产生较大的干扰，加大信号处理的难度；因此，需要合理设置两探头的距离。由T／R40．16型双探头的性能可知，两探头之间的最佳距离是4cm。因此这里以a=2cm为例，给出实验结果，如表5-1所示。由于这里测量的是探头与水面之间的距离，因此，在软件程序中，h a兰≥。但当此系统应用于罐装液位测量时，需要直接获得所存储的液体液位高度，这时，软件程序的设置应该为h—H一二Σ，即用探头到储罐底部的距离H减去超声波探头到液面的距离。因此，实验结果是指探头与液面的距离，并且是测量5次求平均值的结果，这样可消除由CPU定时器引起的误差。

因为设置了声速校正参考挡板，所以盲区为50cm。此实验的量程范围是O．5～4m。由于实验条件有限，对长距离的标定有一定的难度，因此，实验中只测量了60cm～2m范围内的数值，测量间隔20cm。实验中采用递增与递减循环测量的方法，测量了5组数据，这些测量值是在测量子程序中经平均计算后的结果，测量稳定性较好，测量误差随测量距离的增大而略有增加，在2m范围内的测量最大误差不超过0．5cm，相对误差低于0．5％，相对于传统超声波液位计在精度上有了很大的提高，完全可以满足一般工业测量要求。

由于探头的角度难于精确测定，所以在实验中统一选取了相对比较容易实现的O．5。角进行测量。挡板也统一固定在距探头50cm处。挡板需选用反射性能良好的平面板，实验中选用的是普通玻璃。

详情请浏览公司网站的产品中心 http://www.dlysys.com/  超声波液位计