一種超聲波測溫儀的制作方法
【專利摘要】一種超聲波測溫儀，包括超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、溫度顯示模塊、4.5V穩(wěn)壓電源和超聲波反射面。通過系統(tǒng)中斷服務(wù)程序測出的超聲波傳輸時間計算推導出區(qū)域的溫度，利用聲速和空氣溫度的關(guān)系來測量區(qū)域內(nèi)的平均氣溫，測量半徑相對較大，同時綜合考慮聲速與空氣濕度的關(guān)系，并對聲速—溫度的關(guān)系進行修正，測量分辨率可提高到0.01℃，本實用新型應用市場廣闊，尤其在氣象（流動氣體觀測）、密閉裝置溫度測量領(lǐng)域能發(fā)揮一定的作用。
【專利說明】一種超聲波測溫儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及了 一種溫度測量裝置，尤其涉及了 一種超聲波測溫儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，測量溫度的方法很多，按照測量體是否與被測介質(zhì)接觸，可分為接觸式測溫法和非接觸式測溫法兩大類。接觸式溫度測量法的工作方式是測溫器件直接與被測對象相接觸，待兩者之間進行充分的熱量交換之后，最后達到熱平衡，這時測溫器件的溫度值就代表了被測對象的溫度值，但是溫度測量器件有可能會對待測溫度場的熱量分布產(chǎn)生影響，同時也同樣會帶來接觸不良、測量不準確等影響，另外如果待測區(qū)域溫度太高或是存在腐蝕性的物質(zhì)，這種情況會對測溫元器件的使用性能和使用周期產(chǎn)生不利影響。而非接觸式溫度測量法的主要的工作原理是測溫元器件與待測對象不接觸，兩者通過熱輻射進行熱量交換，故在一定程度上可以避免接觸測溫法的不足，并且這種方法具有較高的測溫上限。另夕卜，非接觸式測溫法熱慣性可達到微秒級，這種特質(zhì)使得這種方法能夠測量快速移動、溫度變化迅速的物體，測量的范圍也隨之擴大，但是由于一些空氣粉塵、懸浮顆粒等其他一些介質(zhì)的影響，非接觸式測溫法具有較大的測量誤差。
[0003]市場上大多的電子溫度計產(chǎn)品是建立在DS18B20芯片上的，該芯片的測量分辨率達到了 0.5°C，但是該芯片的測量半徑有限，只能測量芯片附近的溫度，已經(jīng)不能滿足科技人員對高靈敏度溫度儀的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的就在于提供了一種超聲波測溫儀，通過系統(tǒng)中斷服務(wù)程序測出的超聲波傳輸時間計算推導出區(qū)域的溫度，利用聲速和空氣溫度的關(guān)系來測量區(qū)域內(nèi)的平均氣溫，測量半徑相對較大，同時綜合考慮聲速與空氣濕度的關(guān)系，并對聲速一溫度的關(guān)系進行修正。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是這樣的:一種超聲波測溫儀，其特征在于:所述的超聲波測溫儀包括超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、溫度顯示模塊、4.5v穩(wěn)壓電源和超聲波反射面，所述的超聲波發(fā)射模塊和接收模塊分別用于發(fā)送和接收超聲波信號；所述的超聲波反射面用于反射超聲波信號；所述的數(shù)據(jù)處理模塊直接與超聲波發(fā)送模塊和接收模塊相連，用于實時處理接收到的超聲波信息；所述的溫度顯示模塊連接在數(shù)據(jù)處理模塊一端，用于將處理后得到的溫度信息顯示出來；所述的4.5v的穩(wěn)壓電源用于給超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和溫度顯示模塊12供電。
[0006]所述的超聲波發(fā)射模塊和接收模塊分別包括超聲波發(fā)射器和超聲波接收器；所述的溫度顯示模塊包括顯示器。
[0007]所述的數(shù)據(jù)處理模塊包括放大電路、鎖相環(huán)檢波電路、定時器、單片機控制模塊，該單片機控制模塊分別與鎖相環(huán)檢波電路、定時器、顯示器連接；所述的鎖相環(huán)檢波電路通過放大電路與超聲波接收器連接；所述的單片機控制模塊通過放大電路與超聲波發(fā)射器連接。
[0008]所述的數(shù)據(jù)處理模塊的處理器采用的是STC89C52單片機控制系統(tǒng)。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果:
[0010]1.處理器采用STC89C52，該處理器晶振頻率為12MHz，該晶振的精度較高，能夠獲得比較穩(wěn)定時鐘頻率，以此達到減小測量誤差的目的，STC89C52系列的微控制器具有低功耗、高性能的特點；
[0011]2.通過對相關(guān)數(shù)據(jù)進行精密處理，考慮聲速與空氣濕度的關(guān)系，并對聲速一溫度的關(guān)系進行修正，測量分辨率可提高到0.01°C ；
[0012]3.考慮在超聲波發(fā)射、接收模塊上嵌入該溫度傳感器，用來監(jiān)測該模塊附近的溫度，以便于實時與超聲波測溫儀器測試結(jié)果的精確度進行比較；
[0013]4.采用反射波方式，即將超聲波發(fā)射、接收模塊集成在同一端，分兩個端口，一個發(fā)射，經(jīng)反射后被一個接收，選用這種方式避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起直射波觸發(fā)，簡化硬件系統(tǒng)、降低實驗成本、操作簡便，并且可以大大簡化實驗環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2是超聲波測溫儀硬件框圖；
[0016]附圖標記說明:超聲波接收器1、超聲波發(fā)射器2、放大電路3、放大電路4、鎖相環(huán)檢波電路5、定時器6、單片機控制模塊7、顯示器8、超聲波發(fā)射模塊9、超聲波接收模塊10、數(shù)據(jù)處理模塊11、溫度顯示模塊12、4.5V穩(wěn)壓電源13、超聲波反射面14。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行進一步說明。
[0018]圖1所示，一種超聲波測溫儀，包括超聲波發(fā)射模塊9、超聲波接收模塊10、數(shù)據(jù)處理模塊11、溫度顯示模塊12、4.5v穩(wěn)壓電源13和超聲波反射面14，所述的超聲波發(fā)射模塊9和超聲波接收模塊10分別用于發(fā)送和接收超聲波信號；所述的超聲波反射面14用于反射超聲波信號；所述的數(shù)據(jù)處理模塊11直接與超聲波發(fā)射模塊9和超聲波接收模塊10相連，用于實時處理接收到的超聲波信息；所述的溫度顯示模塊12連接在數(shù)據(jù)處理模塊11 一端，用于將處理后得到的溫度信息顯示出來；所述的4.5v穩(wěn)壓電源13用于給超聲波發(fā)射模塊9、超聲波接收模塊10、數(shù)據(jù)處理模塊11和溫度顯示模塊12供電。
[0019]圖2所示，所述的超聲波發(fā)射模塊9和超聲波接收模塊10分別包括超聲波發(fā)射器2和超聲波接收器I ;所述的溫度顯示模塊12包括顯示器8 ;所述的數(shù)據(jù)處理模塊11包括放大電路3、放大電路4、鎖相環(huán)檢波電路5、定時器6、單片機控制模塊7，該單片機控制模塊7分別與鎖相環(huán)檢波電路5、定時器6、顯示器8連接；所述的鎖相環(huán)檢波電路5通過放大電路3與超聲波接收器I連接；所述的單片機控制模塊7通過放大電路4與超聲波發(fā)射器2連接。
[0020]所述的數(shù)據(jù)處理模塊7的處理器采用的是STC89C52單片機控制系統(tǒng)，所述的顯示器8采用的是微型化液晶數(shù)字顯示器。[0021]實施例:嵌入STC89C52單片機控制系統(tǒng)和微型化液晶數(shù)字顯示器，再利用MATLAB對相關(guān)數(shù)據(jù)進行精密處理，得到擬合公式，再將其嵌入到硬件平臺上。整個系統(tǒng)設(shè)計采用模塊化設(shè)計，由主程序、預置子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計系統(tǒng)的總體方案，如圖一，即打開4.5V穩(wěn)壓電源13開關(guān)，裝置開始工作，超聲波發(fā)送模塊9發(fā)出40kHz的信號，經(jīng)過超聲波反射面14的反射，信號由超聲波接收模塊10的捕獲，此時數(shù)據(jù)處理模塊11把接收到的定位信息和超聲波信息進行處理，系統(tǒng)進行計算，最后把得到的溫度數(shù)據(jù)通過溫度顯示模塊12顯示出來，從而完成測度的測量。具體實施到硬件電路時，如圖二，單片機控制模塊7發(fā)出40kHz的方波信號，經(jīng)放大電路4放大后通過超聲波發(fā)射器2輸出，產(chǎn)生超聲波；超聲波反射后由超聲波接收器I接收，再將信號由放大電路3放大，通過鎖相環(huán)檢波電路5處理后，單片機啟動系統(tǒng)終端外部服務(wù)程序，測得超聲波在待測區(qū)域內(nèi)傳播的時間為t，由系統(tǒng)軟件進行處理計算出區(qū)域平均溫度并送至IXD1602顯示器8上面。
[0022]最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制性技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，，那些對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波測溫儀，其特征在于:所述的超聲波測溫儀包括超聲波發(fā)射模塊(9)、超聲波接收模塊(10)、數(shù)據(jù)處理模塊(11)、溫度顯示模塊(12)、4.5v穩(wěn)壓電源(13)和超聲波反射面(14)，所述的超聲波發(fā)射模塊(9)和超聲波接收模塊(10)分別用于發(fā)送和接收超聲波信號；所述的超聲波反射面(14)用于反射超聲波信號；所述的數(shù)據(jù)處理模塊(11)直接與超聲波發(fā)射模塊(9)和超聲波接收模塊(10)相連，用于實時處理接收到的超聲波信息；所述的溫度顯示模塊(12)連接在數(shù)據(jù)處理模塊(11) 一端，用于將處理后得到的溫度信息顯示出來；所述的4.5v穩(wěn)壓電源(13)用于給超聲波發(fā)射模塊(9)、超聲波接收模塊(10)、數(shù)據(jù)處理模塊(11)和溫度顯示模塊(12)供電；所述的數(shù)據(jù)處理模塊(7)的處理器采用的是STC89C52單片機控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波測溫儀，其特征在于:所述的超聲波發(fā)射模塊(9)和超聲波接收模塊(10)分別包括超聲波發(fā)射器(2)和超聲波接收器(I);所述的溫度顯示模塊(12)包括顯示器(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的一種超聲波測溫儀，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)處理模塊(11)包括放大電路(3 )、放大電路(4 )、鎖相環(huán)檢波電路(5 )、定時器(6 )、單片機控制模塊(7)，該單片機控制模塊(7)分別與鎖相環(huán)檢波電路(5)、定時器(6)、顯示器(8)連接；所述的鎖相環(huán)檢波電路(5)通過放大電路(3)與超聲波接收器(I)連接；所述的單片機控制模塊(7)通過放大電路(4)與超聲波發(fā)射器(2)連接。
【文檔編號】G01K11/24GK203732175SQ201320723180
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】宦海, 盧松, 許晴, 翁秀娟 申請人:南京信息工程大學