專利名稱：超聲波測(cè)位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用超聲波的反射測(cè)量距離的系統(tǒng)，特別涉及一種超聲波測(cè)位儀。
在現(xiàn)有的超聲波測(cè)距儀或雷達(dá)測(cè)距儀中，為了消除環(huán)境雜波的影響，識(shí)別并提取真實(shí)回波信號(hào)的手段是將經(jīng)過(guò)放大、檢波后的回波送到比較電路中與予先設(shè)置的門限電平進(jìn)行比較，高于該門限電平的信號(hào)被提取出來(lái)，低于該電平的雜波被消除。該門限電平的另一個(gè)作用是用來(lái)判斷回波到來(lái)的時(shí)刻，由于該電平較高、其與回波信號(hào)前沿相交處并不是回波信號(hào)到來(lái)的真正時(shí)刻，而是被滯后了某一時(shí)段，由于被測(cè)目標(biāo)遠(yuǎn)近不同，因此回波信號(hào)幅度大小也各不相同，導(dǎo)致滯后的時(shí)段值也各不相同，于是測(cè)量誤差較大。若比較電路門限電平取值較低，則會(huì)將雜波誤認(rèn)為是回波信號(hào)，造成更大的測(cè)量誤差，因而是難以實(shí)現(xiàn)兩全其美的。
日本專利JP62-235587公開了一種脈沖雷達(dá)的測(cè)距方案，該方案采用低電位門限電平，在接收裝置中采用兩個(gè)并行的檢波回路，其中主回路為包絡(luò)檢波回路，能在低門限電平時(shí)，及時(shí)地檢測(cè)出回波和雜波到來(lái)的時(shí)刻，該包絡(luò)檢波回路沒(méi)有時(shí)間延遲現(xiàn)象；輔助回路為同步檢波回路，它只有在檢到回波信號(hào)時(shí)才有輸出，否則沒(méi)有輸出，此同步檢波回路有時(shí)間延遲現(xiàn)象。將兩種檢波結(jié)果分別輸入微機(jī)，當(dāng)兩種檢波都有輸出時(shí)，微機(jī)才認(rèn)定包絡(luò)檢波給出的時(shí)刻值為回波信號(hào)到達(dá)的時(shí)刻值。該方案通過(guò)同步檢波回路判斷出真?zhèn)位夭ㄐ盘?hào)，通過(guò)包絡(luò)檢波回路和低門限電平的比較電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)回波信號(hào)到來(lái)時(shí)刻值作了比較準(zhǔn)確的測(cè)量，因而該方案提高了抗干擾能力和測(cè)距精確度。但同步檢波回路中的乘法器兩個(gè)輸入信號(hào)必須保持同頻同相，因此對(duì)測(cè)距脈沖的寬度不能過(guò)窄，以滿足有足夠多的載波信號(hào)，乘法器才能有效地工作。對(duì)于雷達(dá)而言，由于其載波頻率甚高，能保證乘法器正常工作，對(duì)于超聲波由于工作頻率較低，只能在寬脈沖條件下才能工作。
本發(fā)明的目的在于提供一種超聲波測(cè)位儀，在接收電路中，檢波器與微處理器之間設(shè)置了一個(gè)高低電平比較器，其中高電平比較器是用來(lái)提取回波信號(hào)并消除環(huán)境雜波，低電平比較器用來(lái)測(cè)量回波信號(hào)到來(lái)時(shí)刻。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采取的技術(shù)措施是在接收裝置的檢波器與微處理器之間設(shè)置一個(gè)高低電平比較器，其高電平比較器和低電平比較器分別為檢波輸出的回波信號(hào)和雜波提供一個(gè)高門限電平和一個(gè)低門限電平，通過(guò)低門限電平的回波信號(hào)和雜波到來(lái)的時(shí)刻值都即時(shí)存入微處理器的數(shù)據(jù)存貯器RAM中，高電平比較器用于限定只讓回波信號(hào)進(jìn)入微處理器，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，微處理器給出了超聲波換能器與物料表面之間的距離，由距離顯示器顯示，從而確定物料表面所處高度。
圖1為本超聲波測(cè)位儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為用高低門限電平檢測(cè)回波信號(hào)參量的工作原理圖。
圖3是為實(shí)施例提供的一種高低電平比較器的電路圖。
以下結(jié)合


，詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體內(nèi)容。
如圖1所示，一種超聲波測(cè)位儀，包括微處理器IC1，發(fā)射電路1，發(fā)射換能器F，接收換能器F′，放大器2，檢波器3，計(jì)時(shí)器5，距離顯示器6，其中微處理器IC1，發(fā)射電路1，發(fā)射換能器F構(gòu)成發(fā)射裝置；接收裝置含有接收換能器F′，放大器2，微處理器IC1，其特征在于在檢波器3與微處理器IC1之間設(shè)有一個(gè)高低電平比較器4，其輸入端與檢波器3的輸出端連接，其中高電平比較器的輸出端接微處理器IC1的I/Ob口/中斷口，低電平比較器的輸出端與微處理器IC1的I/Oc口/中斷口連接。
將通過(guò)低門限電平m1的回波信號(hào)S和雜波N的相應(yīng)時(shí)刻值t1、tn和將通過(guò)高門限電平m2的回波信號(hào)S到達(dá)的時(shí)刻值t2都存入微處理器IC1的數(shù)據(jù)存貯器ARM中，當(dāng)t2-出現(xiàn)時(shí)，微處理器IC1立即依據(jù)t2查出通過(guò)低門限電平m1的回波信號(hào)S到達(dá)的時(shí)刻值t1，微處理器IC1根據(jù)t1計(jì)算出換能器與物料表面之間的距離，由距離顯示器6顯示。
接收換能器F′與發(fā)射換能器F兼容，或者與發(fā)射換能器F分開設(shè)置，I/Oa、I/Ob、I/Oc、I/Od皆為微處理器IC1上的I/O口，分別與發(fā)射電路1輸入端，高電平比較器的輸出端，低電平比較器的輸出端，距離顯示器6的輸入端連接。
同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于設(shè)置了高低電平比較器，既可以有效地提高抗干擾能力，又可以使測(cè)量精度提高了10倍以上，克服了采用單一門限電平而存在的抗干擾和提高測(cè)量精度兩者相互制約的矛盾；2、與JP62-235587方案相比較，本發(fā)明不受脈沖寬度的限制，即使在窄脈沖、低工作頻率下也能有效地抗干擾和提高測(cè)量精度；3、本發(fā)明在靜態(tài)測(cè)距和動(dòng)態(tài)測(cè)距中都可應(yīng)用，不受載波頻率的頻偏影響；4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，性能穩(wěn)定，造價(jià)低。
實(shí)施例一種超聲波測(cè)位儀，其接收裝置由接收換能器F′、放大器2、檢波器3、高低電平比較器4、微處理器IC1構(gòu)成，高低電平比較器4的輸入端與檢波器3的輸出端連接，其中高電平比較器的輸出端接微處理機(jī)IC1的I/Ob口或中斷口，低電平比較器的輸出端與微處理器IC1的I/Oc口或中斷口連接。
電平比較器其電路結(jié)構(gòu)具有多種，此處按照?qǐng)D3所示的電路結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說(shuō)明，本高低電平比較器4含有一個(gè)高電平比較器和一個(gè)低電平比較器，高電平比較器由比較器IC2、電阻R1-R5、電源VD構(gòu)成，低電平比較器由比較器IC3、電阻R1′-R5′、電源VD構(gòu)成。微處理器IC1采用8032，比較器IC2、IC3由LM393提供，比較器IC2的腳⑥和比較器IC3的腳④分別串接電阻R1和R1′后與檢波器3的輸出端連接，比較器IC2的腳⑦分別通過(guò)電阻R2接地和通過(guò)電阻R3接電源VD，其輸出端①與微處理器8032的端口P1.1連接，同時(shí)通過(guò)電阻R4接地和通過(guò)電阻R5接電源VD；低電平比較器IC3的腳⑤分別通過(guò)電阻R2′接地和通過(guò)電阻R3′接電源VD，其輸出端②與微處理器8032的端口P1.2連接，同時(shí)通過(guò)電阻R4′接地和通過(guò)電阻R5′接電源VD，電源VD為9V，高門限電平為1.5V，低門限電平為0.02V。
本超聲波測(cè)位儀，具有良好的抗干擾能力和很高的測(cè)量精度，如在鬧市區(qū)做距離測(cè)量，被測(cè)物是建筑物墻體，測(cè)量結(jié)果所測(cè)距離為30.2m，精度為±6×10-4。若采用單門限電平，其精度為8×10-3。
權(quán)利要求
1.一種超聲波測(cè)位儀，包括微處理器(IC1)，發(fā)射電路(1)，發(fā)射換能器(F)，接收換能器(F′)，放大器(2)，檢波器(3)，計(jì)時(shí)器(5)，距離顯示器(6)，其中微處理器(IC1)、發(fā)射電路(1)、發(fā)射換能器(F)構(gòu)成發(fā)射裝置，接收裝置含有接收換能器(F′)，放大器(2)，檢波器(3)，微處理器(IC1)，其特征在于在檢波器(3)與微處理器(IC1)之間設(shè)有一個(gè)高低電平比較器(4)，其輸入端與檢波器(3)的輸出端連接，其中高電平比較器的輸出端接微處理器(IC1)的(I/Ob)口/中斷口，低電平比較器的輸出端與微處理器(IC1)的(I/Oc)口/中斷口連接。
全文摘要
一種超聲波測(cè)位儀，其特征是在接收電路中，于檢波器3與微處理器IC1之間設(shè)置一個(gè)高低電平比較器4，其輸入端與檢波器3的輸出端連接，其中高電平比較器的輸出端與微處理器IC1的I/Ob口連接，低電平比較器的輸出端與微處理IC1的I/Oc口連接。同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是既有良好的抗干擾性能，又把測(cè)量精度提高10倍以上，適用于各種液位和料位測(cè)量的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G01C3/00GK1157407SQ9610079
公開日1997年8月20日 申請(qǐng)日期1996年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月12日
發(fā)明者魯智, 魯東寧 申請(qǐng)人:魯智