一种小盲区大量程超声波液位的测量方法技术

本发明专利技术为一种小盲区大量程超声波液位的测量方法。测量方法具体为：CPU对超声波换能器收到的信号转化声波信号处理、放大；信号经处理输出到CPU；CPU对信号进行判断是否收到正确正常回波；有收到正常回波，计算距离；并重新开始下一次的测量；如果没有收到正常回波，进入多脉冲模式，再次判定是否收到正常回波，如果没有收到正常回波，则增大增益系数；判断是否超过最大增益系数；如果超过最大增益系数，智能调节脉冲个数；判断是否超过最大脉冲数；有超过最大脉冲数，重新测量；没有超过最大脉冲数，可变增益放大电路初始信号值，回到进入多脉冲模式开始运行。本发明专利技术扩大超声波液位的测量范围，在不减少超声波液位量程的基础上减小盲区。盲区。盲区。

【技术实现步骤摘要】
一种小盲区大量程超声波液位的测量方法


[0001]本专利技术涉及非气态物料高度的测量方法，特别是一种小盲区大量程超声波液位的测量方法。

技术介绍

[0002]目前市场上超声波液位计、超声波液位差计有着明显的缺点，主要体现在盲区距离和量程上。量程大的产品盲区也相应的增大，无法做到小盲区与大量程的统一，影响了液位测量实际应用。另外在恶劣的环境下比如封闭式容器，狭窄空间的安装调试过程中会产生很大麻烦。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：提供一种小盲区大量程超声波液位的测量方法。
[0004]本专利技术通过如下技术方案实现：一种小盲区大量程超声波液位的测量方法，它基于以下测量系统实施：
[0005]所述测量系统包括CPU、驱动电路、可变增益放大电路、带通滤波电路、整流电路、超声波换能器组成；
[0006]CPU与驱动电路连接以控制驱动电路输出激励信号；
[0007]驱动电路与超声波换能器连接，用于将激励信号通过超声波换能器转化为声波信号并发射接收声波信号；
[0008]CPU与可变增益放大电路连接以控制增益系数；
[0009]超声波换能器还依序经过可变增益放大电路、带通滤波电路、整流电路与CPU连接，使得CPU将接收的声波信号进行处理计算得到液位距离；
[0010]测量方法具体步骤如下：
[0011]S1：CPU发送单脉冲至驱动电路，经超声波换能器转化声波信号后发送和接收声波信号并将接收的声波信号转化为电信号，同时控制可变增益放大电路输出最小增益对转化的电信号进行放大；
[0012]S2：S1中放大的电信号经带通滤波电路处理后经整流电路转化并输出到CPU；
[0013]S3：CPU对S2处理的信号进行处理判断是否收到正确正常回波；
[0014]S4：有收到正常回波，计算距离；重新进入步骤1开始下一次的测量；
[0015]S5：没有收到正常回波，进入多脉冲模式，智能调节脉冲个数；
[0016]S6：CPU发送多个脉冲至驱动电路，经超声波换能器转化声波信号并发送和接收声波信号并转化为电信号，同时控制可变增益放大电路输出最小增益对接收到的电信号进行放大；之后重复S2、S3、S4，判断是否收到正确正常回波；如果有收到正常回波，计算距离；重新进入步骤1开始下一次的测量；
[0017]S7：如果S6没有收到正常回波，CPU控制增大可变增益放大电路的增益系数；
[0018]S8：判断是否超过最大增益系数；
[0019]S9：如果超过最大增益系数，智能调节脉冲个数；
[0020]S10：判断是否超过最大脉冲数。
[0021]S11：有超过最大脉冲数，重新进入步骤1开始下一次的测量；
[0022]S12：没有超过最大脉冲数，可变增益放大电路初始信号值，回到S6开始运行。
[0023]较之前技术而言，本专利技术的有益效果为：
[0024]1、能控制可变增益放大电路的增益放大系数至最小，实现在不减少超声波液位量程的基础上减小盲区；以多个脉冲控制驱动电路输出信号至超声波换能器发射高能量的超声波信号、当超声波液位处于近距离测量的时候减少脉冲个数、当超声波液位处于远距离测量的时候增加脉冲个数，智能控制可变增益放大电路的增益放大系数，保证超声波每次稳定发波和接收，提高了超声波液位测量的精度、和稳定性。实现宽量程比的超声波液位测量。
[0025]2、超声波液位的测量过程是由换能器发出高频超声波脉冲，声波经被测介质表面反射后部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号。超声波脉冲以声波速度传播，通过发射和接收的时间差便可计算换能器到被测介质表面的距离。由于其采用的是非接触的测量方法，对被测介质并无限制，可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量。
[0026]3、超声波在空气中传播的时候，会有很大程度的衰减，在大量程测量的时候得到的超声波回波非常弱，为了使得超声波的接收电路能够得到可靠的超声波回波，超声波换能器必须得到高能量的激发信号，为了进行很好的处理，必须进行放大处理。因此需要多个脉冲控制驱动电路输出信号，需要控制可变增益放大电路的增益放大系数为最大。本专利技术通过多脉冲大增益放大系数来实现大量程的测量。
[0027]4、为了扩大超声波液位的测量范围，在不减少超声波液位量程的基础上减小盲区，当测量距离较近时回波的能量很大，需要采用单个脉冲控制驱动电路输出信号，需要控制可变增益放大电路的增益放大系数为最小。本专利技术通过单脉冲小增益放大系数来实现小盲区的测量。
附图说明
[0028]图1为本专利技术测量方法的流程图；
[0029]图2为本专利技术所述测量方法的基础电路连接关系图；
[0030]图3为本专利技术CPU部位的电路关系图；
[0031]图4为本专利技术驱动电路的电路关系图；
[0032]图5为本专利技术可变增益放大电路的电路关系图；
[0033]图6为本专利技术带通滤波电路的电路关系图；
[0034]图7为本专利技术整流电路的电路关系图。
[0035]图8为本专利技术判断正常回波示意图
具体实施方式
[0036]下面结合附图说明对本专利技术做详细说明：
[0037]一种小盲区大量程超声波液位的测量方法，它基于以下测量系统实施：
[0038]如图2所示：所述测量系统包括CPU、驱动电路、可变增益放大电路、带通滤波电路、
整流电路、超声波换能器组成；
[0039]CPU与驱动电路连接以控制驱动电路输出激励信号；
[0040]驱动电路与超声波换能器连接，用于将激励信号通过超声波换能器转化为声波信号并发射接收声波信号；
[0041]CPU与可变增益放大电路连接以控制增益系数；
[0042]超声波换能器还依序经过可变增益放大电路、带通滤波电路、整流电路与CPU连接，使得CPU将接收的声波信号进行处理计算得到液位距离；
[0043]测量方法具体步骤如下如图1所示：
[0044]步骤1、如所示CPU通过图3的PD12引脚发送单脉冲至图4驱动电路的PWM，经超声波换能器转化声波信号后发送和接收声波信号并将接收的声波信号转化为电信号，通过图3的PA4引脚控制图5可变增益放大电路的DAC初始信号值以最小增益对接收到的电信号TRANS进行放大。
[0045]这里，CPU发送单脉冲至驱动电路，驱动电路生成1000
±
50Vpp的激励信号以驱动超声波换能器，超声波换能器生成声波信号向外传播；声波信号遇障碍物产生反射，传回至超声波换能器生成电信号；超声波换能器转化的电信号经过可变增益放大电路，CPU输出电压信号控制可变增益放大电路以最小增益对接收的电信号进行放大。
[0046]步骤2、图5的信号single1经图6带通滤波电路处理后输出到图6的single2，经图7整流电路后输出到CPU的AD_OUT。
[0047]步骤2中，S1放大的电信号经带通滤波电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小盲区大量程超声波液位的测量方法，其特征在于：它基于以下测量系统实施：所述测量系统包括CPU、驱动电路、可变增益放大电路、带通滤波电路、整流电路、超声波换能器组成；CPU与驱动电路连接以控制驱动电路输出激励信号；驱动电路与超声波换能器连接，用于将激励信号通过超声波换能器转化为声波信号并发射接收声波信号；CPU与可变增益放大电路连接以控制增益系数；超声波换能器还依序经过可变增益放大电路、带通滤波电路、整流电路与CPU连接，使得CPU将接收的声波信号进行处理计算得到液位距离；测量方法具体步骤如下：S1：CPU发送单脉冲至驱动电路，经超声波换能器转化声波信号后发送和接收声波信号并将接收的声波信号转化为电信号，同时控制可变增益放大电路输出最小增益对转化的电信号进行放大；S2：S1中放大的电信号经带通滤波电路处理后经整流电路转化并输出到CPU；S3：CPU对S2处理的信号进行处理判断是否收到正确正常回波；S4：有收到正常回波，计算距离；重新进入步骤1开始下一次的测量；S5：没有收到正常回波，进入多脉冲模式，智能调节脉冲个数；S6：CPU发送多个脉冲至驱动电路，经超声波换能器转化声波信号并发送和接收声波信号并转化为电信号，同时控制可变增益放大电路输出最小增益对接收到的电信号进行放大；之后重复S2、S3、S4，判断是否收到正确正常回波；如果有收到正常回波，计算距离；重新进入步骤1开始下一次的测量；S7：如果S6没有收到正常回波，CPU控制增大可变增益放大电路的增益系数；S8：判断是否超过最大增益系数；S9：如果超过最大增益系数，智能调节脉冲个数；S10：判断是否超过最大脉冲数；S11：有超过最大脉冲数，重新进入步骤1开始下一次的测量；S12：没有超过最大脉冲数，可变增益放大电路初始...

【专利技术属性】
技术研发人员：施华健，陈春盛，郑金荣，鲍小华，沈睿汀，
申请(专利权)人：福州普贝斯智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：