具有語音播報功能的超聲波液位測量系統(tǒng)設(shè)計

　　由公式(3)算出的并不是實際的換能器與液面間的距離，換能器和液面的實際距離應(yīng)為：

　　(4)式中x為兩換能器之間的距離，實際工程中x一般為3-5㎝。

　　在不同的工業(yè)現(xiàn)場存在溫度的差異，溫度對超聲波傳播速度影響甚大，因此需對系統(tǒng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償調(diào)整，式中T為現(xiàn)場溫度。

　　根據(jù)下式可計算出需測量的液位高度

　　在具體工程設(shè)計中，須考慮盲區(qū)對系統(tǒng)測量范圍的影響。在雙探頭換能器工作方式下，發(fā)射電壓不直接施加發(fā)射探頭，因此，從理論上來說無盲區(qū)存在。但是接收電路會受到發(fā)射電路影響，且發(fā)射探頭所發(fā)出的超聲波可能有部分直接繞射到接收探頭，在實際工程中依舊存在盲區(qū)。改善的措施有：減少發(fā)射波串的長度，提高發(fā)射波頻率，減小波長，采用喇叭口形的聚波器。

　　測距儀的測量盲區(qū)與發(fā)射脈沖寬度和信號的發(fā)射能量有關(guān)。隨著脈沖寬度變窄，盲區(qū)跟著減小，同時也減小了發(fā)射能量;相反，脈沖寬度增加，測量精度會降低，同時盲區(qū)將增大。本設(shè)計綜合信號發(fā)射能量與測量盲區(qū)兩方面因素，選用8個40kHz脈沖方波發(fā)射的脈沖寬度。這時，測量盲區(qū)和信號發(fā)射能量都比較適中，系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)。

　　本系統(tǒng)中發(fā)射周期為30ms，發(fā)射10μs的TTL觸發(fā)信號，然后由模塊內(nèi)部發(fā)送8個脈沖后，停止發(fā)射，等待回波。若在30ms內(nèi)收到回波，則引起中斷，進(jìn)入中斷程序;若30ms內(nèi)沒有收到回波，則重新發(fā)送。時序圖為圖3。這樣可避免測量盲區(qū)，以及回波過早到達(dá)引起的干擾。

　　2 硬件實現(xiàn)及單元電路設(shè)計

　　2.1 超聲波液位測量系統(tǒng)硬件框圖

　　超聲波液位測量系統(tǒng)硬件系統(tǒng)劃分為：電源電路、單片機(jī)控制電路、超聲波發(fā)射電路、接收電路、數(shù)碼管顯示電路、按鍵電路、語音實時播報模塊和無線收發(fā)模塊。