[实用新型]一种具有多量程自适应功能的超声波液位计

说明书

技术领域

本实用新型涉及超声波液位计，尤其涉及一种具有多量程自适应功能的超声波液位计。 

背景技术

当前超声波液位计的系统大都采用设定超声波发射接收频率，以适应超声波换能器，实现固定量程的液位测量。这种简单的系统设计在产品生产时，需要根据选用的超声波换能器频率，通过按键设置超声波发射接收频率，或者采用烧写不同频率的软件来实现。这种方法，操作复杂，不利于批量生产，不利于电路与换能器的互换，不利于现场调试更换换能器。 

上述几点是超声波液位计产品中始终难以解决的问题。 

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种具有多量程自适应功能的超声波液位计的系统设计方案，使系统能够自行测量超声波换能器的谐振频率，并自动设定最佳的超声波发射接收频率，自动适应不同量程的超声波换能器。 

为实现上述目的，本实用新型是通过这样的技术方案实现的：一种具有多量程自适应功能的超声波液位计，其特征是：由单片机模块、超声波发射模块、超声波换能器和AD转换模块连接构成。    

    本实用新型的有益效果是：具有多量程自适应功能的超声波液位计该可以自动测试超声波换能器的谐振频率，确保超声波的发射频率与换能器谐振频率一致，使同样的程序能够自行识别并适应多种量程的超声波换能器，利于超声波液位计的批量生产和超声波换能器的互换，而且现场调试仪表时更换换能器更加便捷。

附图说明

图1是本实用新型的电路方框图； 

图2是本实用新型的软件算法流程图；

图3是本实用新型的应用实例电路图；

图4是本实用新型的应用实例算法流程图。

具体实施方式

为了更清楚的理解本实用新型，结合附图和实施例详细描述本实用新型： 

如图1所示，具有多量程自适应功能的超声波液位计由单片机模块、超声波发射模块、超声波换能器和AD转换模块组成，其中单片机模块发射一定频率脉冲驱动超声波发射模块，激励超声波换能器发出超声波信号，AD转换模块测量超声波回波信号，并传给单片机模块，由单片机计算出超声波换能器的谐振频率，将其确定为超声波发射频率，实现超声波液位计多量程自适应功能。

图2所示为本实用新型的软件算法流程图，单片机初始化最低发射频率f₀和最高频率f₁，将发射频率设置f为f₀，发射超声波信号，然后测量超声波回波信号幅值，将幅值存入数组a[i]，将发射频率f增加0.2kHz，判断发射频率f是否大于最高频率f₁，若不大于f₁，则继续发射超声波信号，测量超声波回波幅值，将幅值存入数组a[i]，将发射频率f增加0.2k，直至发射频率f大于最高频率f₁，然后查找数组a[i]中最大幅值，确定最大幅值对应频率为发射频率。 

该算法从最低发射频率开始发射超声波信号，并同步记录回波信号幅值，每次发射步进0.2kHz，直到最高发射频率，利用超声波发射信号与超声波换能器的谐振频率相同时信号最大的特点，将回波最大时对应的频率定为标准发射频率，从而实现了不同量程超声波换能器的自适应。 

图3所示为本实用新型一应用实例电路图，单片机模块主芯片采用MSP430F149芯片，该芯片采用3.3V电压供电，主时钟可以达到8MHz，而且具有AD转换功能，单片机通过IO口发射一定频率的脉冲送入超声波发射模块；超声波发射模块通过三极管2N3906将3.3V的脉冲转换为15V的脉冲，然后控制场效应管IRFZ34的开关状态，驱动变压器线圈，产生1000Vpp的高压激励信号，并用此信号激励超声波换能器；超声波换能器由高压激励信号产生超声波，并将超声波回波信号转换为电信号送入AD转换模块；AD转换模块由运算放大器MAX4332芯片将信号隔离，通过二极管1N4148检波，将超声波信号的最大峰值锁存到电容上，并将其送入单片机模块进行AD转换。