[实用新型]带温度和湿度补偿的超声波测距装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超声波测距装置，具体说是一种带有温度和湿度补偿的超声波测距装置。

背景技术

超声波测距装置广泛应用在物位(液位)监测，机器人防撞，各种超声波接近开关，以及防盗报警等相关领域，具有工作可靠、安装方便、灵敏度高等许多优点。超声波测距装置的基本原理是：超声波测距装置发射超声波，并接收遇到被测物体的反射回波，然后根据从发射超声波到接收到回波的时间和已知空气中的声速(标准状态下，干燥空气中的声速为331.5米/秒)确定超声波换能器到被测物体的距离。这种超声波测距装置在温度和相对湿度变化不大的环境下是比较精确的，但由于空气中的声速受环境温度、湿度的影响较大，因此超声波测距装置在温度和湿度变化较大的环境时，会产生较大的测量误差，影响测量精度。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种带温度和湿度补偿的超声波测距装置，以弥补现有技术的不足。

本实用新型的技术构思：在主要包括微处理器模块，功放电路与超声波换能器组成的已有超声波测距装置的基础上，考虑到空气中声速受环境温度和湿度的影响，首先利用已有的一线式数字温度传感器构成的温度测量模块检测环境温度，和脉冲输出的湿度测量模块检测相对湿度，然后根据空气中声速与温度和相对湿度的已知关系对声速进行补偿得到实际声速，并根据补偿过的声速计算被测距离。

本实用新型包括由超声波换能器、功放电路和微处理器模块组成的超声波测距装置，其特征是还包括在微处理器模块上分别连接的一个温度测量模块和一个湿度测量模块，且在微处理器模块中固化有根据温度和湿度变化进行声速补偿的程序。

本实用新型不仅提高了原有超声波测距装置的测距精度，而且省去了通常温度、湿度采集需要的模数转换电路，具有结构简单、成本低廉等优点。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图。

图2是本实用新型的程序流程示意图。

其中，1微处理器模块，2温度测量模块，3湿度测量模块，4输入输出端口，5计数器输入端口，6功放电路，7超声波换能器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括连接在微处理器模块1上的功放电路6和与功放电路6连接的超声波换能器7，其特征是还包括在微处理器模块1的输入输出端口4上连接有温度测量模块2，和在微处理器模块1的计数器输入端口5上连接有湿度测量模块3，且在微处理器模块1中固化有根据温度和湿度变化进行声速补偿的程序。

上述温度测量模块2为DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20，微处理器模块1通过一个输入输出端口4采集温度测量模块2输出的温度数据。

上述湿度测量模块3以湿敏电容器HS1101和TLC555为主要元件构成，它输出频率与湿度成比例的脉冲信号，并与微处理器模块1的计数器输入端口5连接。微处理器模块1通过测量湿度测量模块3输出脉冲信号的频率来计算湿度。

以单片机AT89S52为主要元件的微处理器模块1，微处理器模块1根据空气中声速与环境温度、湿度的关系计算在现场环境下的实际声速，完成补偿。

图2是固化在微处理器模块1中的本实用新型的程序流程图。其流程如下：首先测量计数器输入端口5输入的脉冲信号频率，即对湿度测量模块3输出的脉冲信号在一定时间内计数；再根据湿度测量模块输出信号的频率与相对湿度的已有计算公式得到相对湿度；微处理器模块1根据线式数字温度传感器DS18B20的通信协议采集温度测量模块2输出的温度数据；进而根据已有的水蒸气的饱和蒸汽压表得到采集温度值对应的饱和蒸汽压；用上述水蒸气的饱和蒸汽压与采集相对湿度相乘得到空气中水蒸气的分压强；最后根据采集温度、相对湿度、上述空气中水蒸气的分压强和声速的已有关系计算当前温度、相对湿度下的声速值，完成补偿。