一种超声波计米器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超声波计米器，包括：用于使待检测线缆（14）呈线性输送的线缆传动模块（4），所述线缆传动模块（4）与升降压紧模块（3）相连，所述待检测线缆（14）的上方水平设置有超声波换能模块，所述超声波换能模块的输出端与超声波收发单元（7）的输入端相连，所述超声波收发单元（7）的输出端与放大单元（8）的输入端相连，所述放大单元（8）的输出端与滤波单元（9）的输入端相连，所述滤波单元（9）的输出端与A/D转换单元（10）的输入端相连。本实用新型专利技术提供的一种超声波计米器，能有效提高计米测量的精度，同时线缆不易打滑，可以进行高速牵引，提高效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种超声波计米器，属于测量

技术介绍
线缆生产使用过程中常需进行长度计米，现有的线缆计米器主要分为机械式，电子式，以及单片机控制的多功能线缆长度计米器。大多计米器的计米测试数据来源都是采用计米轮在线缆表面靠摩擦力滚动得来。依靠线缆与计米轮的摩擦滚动计米具有如下缺点：在计米开始、结束、中间停顿等情况下，由于惯性力作用，造成计米轮与线缆表面打滑，会造成计米误差；其次，计米轮长时间与线缆接触，会产生磨损，使得计米轮周长发生变化，也会形成错误计米。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种线缆牵引式，防止线缆在传动过程中出现打滑、松垮现象，采用超声波测量牵引出的线缆长度的，有效提高计米测量精度的超声波计米器；进一步地，本技术提供一种采用超声波数据进行精确计米的超声波计米器的计米算法。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种超声波计米器，其特征在于，包括：用于使待检测线缆呈线性输送的线缆传动模块，所述线缆传动模块与升降压紧模块相连，所述待检测线缆的上方水平设置有超声波换能模块，所述超声波换能模块的输出端与超声波收发单元的输入端相连，所述超声波收发单元的输出端与放大单元的输入端相连，所述放大单元的输出端与滤波单元的输入端相连，所述滤波单元的输出端与A/D转换单元的输入端相连，所述A/D转换单元的输出端与存储单元的输入端相连，所述存储单元的输出端与计算单元的输入端相连，所述超声波收发单元、线缆传动模块、升降压紧模块、存储单元、计算单元、计米显示模块和电源模块均与主控模块相连。所述线缆传动模块包括在水平放置的所述待检测线缆的上下两侧呈对称式分布的至少4个导线轮，所述导线轮上设置有用于放入所述待检测线缆的凹槽，所述导线轮包括位于所述待检测线缆的上侧的至少2个上导线轮和位于所述待检测线缆的下侧的至少2个下导线轮；所述下导线轮与升降压紧模块相连。所述上导线轮和下导线轮的转速相同，转向相反。所述主控模块包括MSP430单片机；所述超声波换能模块包括用于发送超声波脉冲信号的第一超声波换能器和用于接收超声波脉冲信号的第二超声波换能器；所述第一超声波换能器和第二超声波换能器内均设置有场效应管；用于控制第一超声波换能器和第二超声波换能器发送和接收超声波脉冲信号的所述超声波收发单元的发射电路的NMOS栅极与MSP430单片机的I/O端口相连；所述超声波收发单元由所述MSP430单片机控制进行超声波脉冲信号的发送或接收。所述放大单元包括一级放大器和二级放大器，所述一级放大器包括放大倍数可调的电位器PR2，所述一级放大器和二级放大器之间由R-C网络连接。所述存储单元包括FIFO存储器。所述计算单元包括DSP芯片。一种超声波计米器的计米算法，其特征在于：包括以下步骤：设第一超声波换能器到待检测线缆的垂直距离为H，第一超声波换能器发送的超声波脉冲信号的路径到待检测线缆的切入点的水平距离为L，发送的超声波脉冲信号的路径入射角为θ，通过预先放置和调整第一超声波换能器和第二超声波换能器的位置，直接得到H，L和θ的值；计算发送的超声波脉冲信号的路径长度S，即入射线长度S：S=H2+L2---(1)]]>待检测线缆在牵引过程中的速度设为vs，vs在反射线方向上的分量为vx，则：vx＝vs·cosθ(2)反射线即为接收超声波脉冲信号的路径；设超声波脉冲信号从第一超声波换能器发送到第二超声波换能器接收所用时间为ts，待检测线缆开始牵引时，主控模块开始计时，则：Svc+Svc+vx=ts---(3)]]>式(3)中，vc为超声波脉冲信号在空气中的传播速度，vc＝340m/s；由式(2)，式(3)得待检测线缆在牵引过程中的速度vs：vs=ts·vc2-2S·vc(S-ts·vc)·cosθ---(4)]]>利用式(5)计算得牵引出的待检测线缆的长度Ls：Ls=∫t0tsvsdt---(5)]]>式(5)中，t0＝0。所述第一超声波换能器和第二超声波换能器对称式位于所述切入点的两侧。采用本技术，能有效提高计米测量的精度，同时线缆不易打滑，可以进行高速牵引，提高效率。使用的各单元模块稳定性好、可靠性高且成本低，能够实现高效精确的线缆计米工作。本技术提供的一种超声波计米器，线缆传动模块的设置，负责将线缆从计米器一端直线传送到另一端，实现了本技术的线缆牵引式，还可以进行高速牵引，提高计米效率；升降压紧模块的设置，负责将线缆传动模块与线缆夹紧，增大线缆传动模块与线缆之间的摩擦力，并为线缆提供一定的张力，使待检测线缆不易打滑或松垮，实现了高速牵引；超声波换能模块的设置，使本技术采用超声波测量牵引出的线缆长度的，有效提高计米测量精度；第一超声波换能器和第二超声波换能器由主控模块控制超声波收发单元来发出并接收超声波脉冲信号，实现了线缆长度的超声波式测量；放大单元负责将测量计算得到信号进行放大；滤波单元负责将放大后的信号进行滤波处理；A/D转换单元负责将滤波后的模拟信号转换成电信号；存储单元用来存储A/D转换单元传送来的数据；计算单元用来对存储单元中的数据转换计算得到测量结果；计米显示模块负责显示最终测得的数据。电源模块负责给本技术的各个工作单元供电。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术中线缆传动模块的结构示意图；图3为本技术的计米算法原理图；图4为本技术中超声波收发单元的电路图；图5是本技术中放大单元的电路图；图6是本技术中滤波单元的电路图；图7是本技术中A/D转换单元的电路图。具体实施方式下面结合附图对本技术作更进一步的说明。如图1所示，一种超声波计米器，包括电源模块1，主控模块2，升降压紧模块3，线缆传动模块4，一组超声波换能模块(第一超声波换能器5和第二超声波换能器6)，超声波收发单元7，放大单元8，滤波单元9，A/D转换单元10，存储单元11，计算单元12和计米显示模块13。所述存储单元11包括FIFO存储器。所述计算单元12包括DSP芯片。电源模块1负责给整个计米器的各个工作单元供电。主控模块2负责控制升降压紧模块3，线缆传动模块4，第一超声波换能器5，第二超声波换能器6，超声波收发单元7，放大单元8，滤波单元9，A/D转换单元10，FIFO，DSP和计米显示模块13。如图2所示，升降压紧模块3负责将线缆传动模块4与待检测线缆14夹紧，增大线缆传动模块4与待检测线缆14之间的摩擦力，并为待检测线缆14提供一定的张力。如图2所示，线缆传动模块4由四个边缘上带有凹槽的导线轮组成，分别为两个上导线轮41和两个下导线轮42。该线缆传动模块4的四个导线轮轴向平行放置于待检测线缆14两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波计米器，其特征在于，包括：用于使待检测线缆(14)呈线性输送的线缆传动模块(4)，所述线缆传动模块(4)与升降压紧模块(3)相连，所述待检测线缆(14)的上方水平设置有超声波换能模块，所述超声波换能模块的输出端与超声波收发单元(7)的输入端相连，所述超声波收发单元(7)的输出端与放大单元(8)的输入端相连，所述放大单元(8)的输出端与滤波单元(9)的输入端相连，所述滤波单元(9)的输出端与A/D转换单元(10)的输入端相连，所述A/D转换单元(10)的输出端与存储单元(11)的输入端相连，所述存储单元(11)的输出端与计算单元(12)的输入端相连，所述超声波收发单元(7)、线缆传动模块(4)、升降压紧模块(3)、存储单元(11)、计算单元(12)、计米显示模块(13)和电源模块(1)均与主控模块(2)相连。

【技术特征摘要】
1.一种超声波计米器，其特征在于，包括：用于使待检测线缆(14)呈线性输送的线缆传动模块(4)，所述线缆传动模块(4)与升降压紧模块(3)相连，所述待检测线缆(14)的上方水平设置有超声波换能模块，所述超声波换能模块的输出端与超声波收发单元(7)的输入端相连，所述超声波收发单元(7)的输出端与放大单元(8)的输入端相连，所述放大单元(8)的输出端与滤波单元(9)的输入端相连，所述滤波单元(9)的输出端与A/D转换单元(10)的输入端相连，所述A/D转换单元(10)的输出端与存储单元(11)的输入端相连，所述存储单元(11)的输出端与计算单元(12)的输入端相连，所述超声波收发单元(7)、线缆传动模块(4)、升降压紧模块(3)、存储单元(11)、计算单元(12)、计米显示模块(13)和电源模块(1)均与主控模块(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种超声波计米器，其特征在于：所述线缆传动模块(4)包括在水平放置的所述待检测线缆(14)的上下两侧呈对称式分布的至少4个导线轮，所述导线轮上设置有用于放入所述待检测线缆(14)的凹槽，所述导线轮包括位于所述待检测线缆(14)的上侧的至少2个上导线轮(41)和位于所述待检测线缆(14)的下侧的至少2个下导线轮(42)；所述下导线轮(42)与升降压紧模块(3)相连。

【专利技术属性】
技术研发人员：徐冬冬，黄凌霄，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32