【摘要】：超聲波優(yōu)勢(shì)在于指向性強(qiáng)、抗干擾能力較強(qiáng)、定向發(fā)射能力較強(qiáng),且在介質(zhì)中傳播的衰減系數(shù)較小、反射能力較強(qiáng)等,超聲波普遍運(yùn)用在非接觸式檢測(cè)方式中,主要包括超聲波檢測(cè)距離、超聲波檢測(cè)厚度和超聲波定位障礙物等。其中,超聲波液位檢測(cè)在工農(nóng)業(yè)中也有著廣泛的應(yīng)用,因此,精準(zhǔn)的液面高度測(cè)量成為工農(nóng)業(yè)過(guò)程控制的重要組成部分。針對(duì)大型蓄水罐的液面高度檢測(cè),本文研究并實(shí)現(xiàn)一種操作步驟簡(jiǎn)便、檢測(cè)精度高、智能化管理控制、制作成本較低的液位檢測(cè)系統(tǒng)。為了達(dá)到提高超聲波測(cè)距精度的目的,本文研究了利用渡越時(shí)間測(cè)量方法進(jìn)行超聲波測(cè)距的基本方法和理論,分析了影響超聲波測(cè)距精度的主要因素,并提出了超聲波測(cè)距系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案,對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行硬件電路實(shí)現(xiàn),包含單片機(jī)最小系統(tǒng)、超聲波發(fā)射和接收電路、舵機(jī)方向控制電路、無(wú)線通信電路、液晶顯示電路以及聲光報(bào)警電路。根據(jù)測(cè)距系統(tǒng)的邏輯關(guān)系編寫(xiě)流程圖以及使用C語(yǔ)言完成該系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)。其中,利用卡爾曼濾波算法預(yù)估下一次測(cè)量液面高度并自動(dòng)調(diào)整量程,以提高超聲波傳播時(shí)間的檢測(cè)精度;在僅使用一個(gè)超聲波傳感器的情況下,利用標(biāo)準(zhǔn)擋板和舵機(jī)相結(jié)合的方法,精確測(cè)量并計(jì)算超聲波傳播速度,從而計(jì)算得到被測(cè)液面高度。最后,對(duì)超聲波測(cè)距系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量并分析檢測(cè)結(jié)果和誤差要素。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)模擬測(cè)量,說(shuō)明各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)全部滿足預(yù)定要求,且具有硬件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、準(zhǔn)確度較高等優(yōu)勢(shì),并實(shí)現(xiàn)液面高度的實(shí)時(shí)顯示和達(dá)到或超過(guò)閾值時(shí)的雙重報(bào)警功能。
[Abstract]:The advantage of ultrasonic wave lies in its strong directivity, strong anti-interference ability, strong directional emission ability, small attenuation coefficient and strong reflection ability, etc. Ultrasonic wave is widely used in non-contact detection. Mainly include ultrasonic detection distance, ultrasonic detection thickness and ultrasonic positioning obstacles and so on. Among them, ultrasonic liquid level measurement has been widely used in industry and agriculture. Therefore, accurate liquid level measurement has become an important part of industrial and agricultural process control. In this paper, a kind of liquid level detection system with simple operation steps, high detection precision, intelligent management and control, and low production cost is studied and implemented for the liquid level height detection of large storage tanks. In order to improve the accuracy of ultrasonic ranging, this paper studies the basic method and theory of ultrasonic ranging using transit time measurement method, and analyzes the main factors that affect the accuracy of ultrasonic ranging. The overall design and implementation scheme of ultrasonic ranging system is put forward. The hardware circuit of the system is realized, including the minimum system of single chip microcomputer, the ultrasonic transmitting and receiving circuit, the direction control circuit of steering gear, the wireless communication circuit. Liquid crystal display circuit and acoustooptic alarm circuit. According to the logic relation of the ranging system, the flow chart is compiled and the software is implemented by C language. In order to improve the accuracy of ultrasonic propagation time, the Kalman filter algorithm is used to estimate the next level height and adjust the measuring range automatically, when only one ultrasonic sensor is used, The ultrasonic velocity is accurately measured and calculated by combining the standard baffle and the steering gear to calculate the height of the measured liquid surface. Finally, the ultrasonic ranging system is measured and the detection results and error elements are analyzed. The system has been simulated and measured, which shows that all the technical indexes meet the predetermined requirements, and the system has the advantages of simple hardware structure, low cost, high accuracy and so on. It also realizes the real-time display of liquid level height and the dual alarm function when the threshold value is reached or exceeded.
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB559

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本文編號(hào)：2123655