本文關(guān)鍵詞：基于超聲波的液位測量裝置設(shè)計(jì)

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【摘要】：在化工行業(yè)快速發(fā)展的今天,工業(yè)中對液位高度的精確測量的要求也越來越高。在眾多的液位測量方法中,超聲波液位測量作為非接觸測量方法中的一種,以其抗干擾、非接觸、安裝方便、抗腐蝕等特點(diǎn),在液位測量領(lǐng)域得到越來越多的運(yùn)用。對于密封罐體容器中的液位測量,大多數(shù)的液位測量方法都會破壞其本身的罐體結(jié)構(gòu),或者無法對密封罐體容器內(nèi)的液位進(jìn)行精確測量。傳統(tǒng)的超聲波液位測量方法通過機(jī)械結(jié)構(gòu)的安裝也會帶來破壞罐體結(jié)構(gòu)的問題。本課題的主要目的是在不破壞罐體本身結(jié)構(gòu)的情況下,設(shè)計(jì)一款超聲波液位測量裝置對密封容器內(nèi)的液位進(jìn)行測量。借鑒國內(nèi)外相關(guān)成熟的超聲波液位測量方案,課題采用了一款體型小巧且測量方便的超聲波換能器,主要以ATMEGA1284單片機(jī)為控制系統(tǒng)核心設(shè)計(jì)了一款測量裝置。裝置主要包括換能器、變送器、顯示部分和機(jī)械安裝部分四個部分。變送器包括硬件電路和軟件編程部分。硬件電路主要包括電源供電電路、超聲波發(fā)射和接收電路、濾波電路、對數(shù)放大等電路,通過相應(yīng)的軟件的編寫調(diào)試將其整合成一款安全、可靠的超聲波液位測量裝置。該裝置的顯示部分采用LCD 12864液晶顯示,輔助上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控,變送器的數(shù)據(jù)指令通過RS232通訊協(xié)議傳輸給上位機(jī)顯示。機(jī)械安裝部分主要設(shè)計(jì)了一款符合本換能器的機(jī)械安裝結(jié)構(gòu),讓其可以更靈活牢固的固定在密封罐體容器底部,最大限度的減小因?yàn)榘惭b不可靠帶來的測量誤差。在數(shù)據(jù)指標(biāo)所要求的溫度和環(huán)境下,通過對密封容器的實(shí)際測量,裝置測量的結(jié)果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。超聲波液位測量裝置總體工作正常,測量裝置安全可靠。
【關(guān)鍵詞】：超聲波 單片機(jī) 液位測量 密封容器
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH816.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景和意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢9-11
• 1.3 本文主要研究工作和內(nèi)容結(jié)構(gòu)11-13
• 2 超聲波液位測量裝置的原理和方法13-18
• 2.1 超聲波液位測量的基本原理13-15
• 2.1.1 超聲波的相關(guān)介紹13-14
• 2.1.2 超聲波脈沖回波測量的基本原理14-15
• 2.2 超聲波換能器的工作原理15
• 2.3 換能器探頭的種類和選擇15-16
• 2.4 換能器的測量盲區(qū)16-17
• 2.5 本章小結(jié)17-18
• 3 超聲波液位測量裝置總體設(shè)計(jì)18-29
• 3.1 超聲波液位測量裝置概述18
• 3.2 測量裝置總體設(shè)計(jì)方案18-23
• 3.2.1 測量方案技術(shù)指標(biāo)18
• 3.2.2 測量方案的選擇18-21
• 3.2.3 測量裝置的總體設(shè)計(jì)21-23
• 3.3 換能器選型23-26
• 3.4 機(jī)械安裝部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-28
• 3.5 本章小結(jié)28-29
• 4 超聲波液位測量裝置硬件設(shè)計(jì)29-40
• 4.1 硬件電路總體設(shè)計(jì)29-30
• 4.1.1 硬件設(shè)計(jì)步驟29
• 4.1.2 硬件原理圖繪制方案29-30
• 4.2 電源電路30-31
• 4.3 控制系統(tǒng)電路31
• 4.4 超聲波發(fā)射電路31-32
• 4.5 超聲波接收電路32-36
• 4.5.1 限幅電路33
• 4.5.2 前置放大電路33-34
• 4.5.3 帶通濾波電路34-36
• 4.5.4 末級放大電路36
• 4.6 串口通信電路36-37
• 4.7 溫度補(bǔ)償電路37
• 4.8 顯示模塊設(shè)計(jì)37-38
• 4.9 硬件電路制版設(shè)計(jì)38-39
• 4.9.1 元件庫創(chuàng)建38
• 4.9.2 原理圖繪制38
• 4.9.3 PCB板繪制38-39
• 4.10 本章小結(jié)39-40
• 5 超聲波液位測量裝置軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試40-50
• 5.1 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)40-44
• 5.1.1 軟件開發(fā)平臺搭建42
• 5.1.2 開發(fā)平臺的下載與調(diào)試42-44
• 5.2 各模塊軟件調(diào)試44-48
• 5.2.1 電源電路調(diào)試44-45
• 5.2.2 發(fā)射脈沖調(diào)試45
• 5.2.3 發(fā)射驅(qū)動電壓調(diào)試45-46
• 5.2.4 發(fā)射/接收信號調(diào)試46
• 5.2.5 A/D采樣信號調(diào)試46-47
• 5.2.6 溫度傳感器調(diào)試47
• 5.2.7 串口通訊模塊調(diào)試47-48
• 5.3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)48-49
• 5.4 本章小結(jié)49-50
• 6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與誤差分析50-58
• 6.1 實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果50-53
• 6.2 誤差分析及解決辦法53-57
• 6.2.1 容器壁厚測量誤差54
• 6.2.2 被測液體帶來的誤差54-55
• 6.2.3 對于隨機(jī)誤差的解決辦法55-57
• 6.3 本章小結(jié)57-58
• 7 結(jié)論與展望58-61
• 7.1 結(jié)論58-59
• 7.2 展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文64-65
• 致謝65-67

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙德寶;一種液位測量儀電路的設(shè)計(jì)[J];電子與自動化;2000年03期

2 ;液位測量裝置[J];機(jī)電設(shè)備;2000年01期

3 馬曉明,潘海璋,劉文卓,朱立新,劉曦e，

本文編號：816962