具有語(yǔ)音播報功能的超聲波液位測量系統設計

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

　　(4)式中x為兩換能器之間的距離，實(shí)際工程中x一般為3-5㎝。

　　在不同的工業(yè)現場(chǎng)存在溫度的差異，溫度對超聲波傳播速度影響甚大，因此需對系統進(jìn)行溫度補償調整，式中T為現場(chǎng)溫度。

　　根據下式可計算出需測量的液位高度

　　在具體工程設計中，須考慮盲區對系統測量范圍的影響。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(lái)說(shuō)無(wú)盲區存在。但是接收電路會(huì )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(shí)際工程中依舊存在盲區。改善的措施有：減少發(fā)射波串的長(cháng)度，提高發(fā)射波頻率，減小波長(cháng)，采用喇叭口形的聚波器。

　　測距儀的測量盲區與發(fā)射脈沖寬度和信號的發(fā)射能量有關(guān)。隨著(zhù)脈沖寬度變窄，盲區跟著(zhù)減小，同時(shí)也減小了發(fā)射能量;相反，脈沖寬度增加，測量精度會(huì )降低，同時(shí)盲區將增大。本設計綜合信號發(fā)射能量與測量盲區兩方面因素，選用8個(gè)40kHz脈沖方波發(fā)射的脈沖寬度。這時(shí)，測量盲區和信號發(fā)射能量都比較適中，系統達到最優(yōu)。

　　本系統中發(fā)射周期為30ms，發(fā)射10μs的TTL觸發(fā)信號，然后由模塊內部發(fā)送8個(gè)脈沖后，停止發(fā)射，等待回波。若在30ms內收到回波，則引起中斷，進(jìn)入中斷程序;若30ms內沒(méi)有收到回波，則重新發(fā)送。時(shí)序圖為圖3。這樣可避免測量盲區，以及回波過(guò)早到達引起的干擾。

　　2 硬件實(shí)現及單元電路設計

　　2.1 超聲波液位測量系統硬件框圖

　　超聲波液位測量系統硬件系統劃分為：電源電路、單片機控制電路、超聲波發(fā)射電路、接收電路、數碼管顯示電路、按鍵電路、語(yǔ)音實(shí)時(shí)播報模塊和無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊。