專利名稱：超聲波找平儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種非接觸式多探頭的超聲波找平儀。
技術背景原有的接觸式找平儀為模擬量輸出控制，必須以機械性緊貼參考面或基準繩，碰到一些特殊點情況如石聲、縫隙、基準繩節(jié)點時，整個輸出控制也隨之變化，而現(xiàn)有的非接觸式找平儀大多為單個超聲波傳感器，在檢測不規(guī)則路面時，凸起和坑凹部分得不到補償，會對檢測結構造成極大的影響。
實用新型內(nèi)容本實用新型是為了克服上述缺點，提供一種測量精確、使用壽命高、使用范圍廣、靈活性高的超聲波找平儀。
本實用新型解決其技術問題所采取的技術方案是包括一個主控盒，所述主控盒連接有至少一個超聲波滑靴，所述超聲波滑靴上設置有至少兩個超聲波探頭。
所述主控盒與超聲波滑靴之間可通過至少一級分線盒連接，所述分線盒的個數(shù)至少為一個，每個分線盒分別連接有至少一個超聲波滑靴或下一級分線盒。
所述超聲波滑靴上的探頭個數(shù)可為5個。
所述主控盒連接的分線盒的個數(shù)可為2個。
所述每個分線盒上可設置有3個超聲波滑靴。
所述超聲波探頭可為高頻換能器。
所述每個超聲波滑靴可分別由一個單片機控制。
所述主控盒中可設置有一個用于對整個超聲波找平儀進行控制的單片機。
所述主控盒的面板上還可設置有按鈕、顯示屏和指示燈。
本實用新型在主控盒連接多個滑靴，每個滑靴又設置多個超聲波探頭，通過探頭發(fā)出超聲波，在接收到其反射超聲波，實現(xiàn)非接觸方式測量出測試點與地面之間的距離，使得本實用新型使用范圍廣、靈活性高，由于不同于現(xiàn)有的接觸式探測器，因探測部位存在機械部件而產(chǎn)生損耗，大大提高了使用壽命，另外，通過在測量的過程中選取相接近的測量值，進行平均計算，并通過補償換能器對因空氣變化產(chǎn)生的誤差進行，從而得到與實際測量值偏差更小的測量結果。


圖1為本實用新型的結構示意圖圖2為本實用新型的使用狀態(tài)示意圖圖3為本實用新型硬件控制電路的原理框圖圖4為本實用新型中的軟件流程圖圖5為本實用新型中超聲波傳感器的結構示意圖具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括一個主控盒8、兩個分線盒6和六個超聲波滑靴7，所述兩個分線盒6分別通過螺旋電纜線5連接在所述主控盒8上，所述每個分線盒再分別通過另外三個螺旋電纜線10連接三個滑靴7，所述每個滑靴上設置有六個超聲波高頻換能器9。在主控盒的面板上還設置有一個液晶顯示屏2、四個按鈕4、四個方形指示燈3和多個與高頻換能器9相對應的二極管指示燈1。
所述超聲波滑靴7是整個系統(tǒng)的前端也是最關鍵部分，其結構如圖5所示，六個超聲波高頻換能器9其中的五個測距換能器a～e設置在滑靴框架頂面上，還有一個補償換能器f設置在所述滑靴框架一側的側壁上。在超聲波滑靴的工作過程中，首先由高頻測距換能器發(fā)射超聲波，當超聲波碰到媒質后形成反射波返回再由高頻測距換能器接收，得到有用的數(shù)字信號。超聲波滑靴上5個獨立換能器同時工作，但是只有3個接近實際檢測值的測量值才會采用，從而求得平均值。通過這種方法，不規(guī)則的檢測值將不會被計算，也就是不會影響到平均值的結果。同時，位于滑靴側壁上的傳感器發(fā)射到另一側壁后再反射，由換能器接收，從而檢測到因空氣溫度變化產(chǎn)生的誤差，并通過進算進行補償。
本實施例的硬件控制電路如圖3所示，在所述主控盒中，對應所述兩個分線盒分別設置有兩個主控制器，每個主控器分別控制對應的分線盒分支，因兩分支結構完全相同，圖中僅以一個主控制器為例，每個主控制器分別設置有一個單片機P89C668，每個分支由所述單片機P89C668作為總控制芯片并與鋪路機的接口相連，負責各種信號數(shù)據(jù)處理、人機界面實現(xiàn)、輸出控制信號。所述單片機P89C668及其外圍的處理電路連接有在線編程接口、用于連接顯示燈和按鈕電路的輸入/輸出芯片8255以及一個通訊電路，所述通訊電路與分線盒相連，連接到下一級的超聲波滑靴傳感器電路中，所述超聲波滑靴傳感器電路也通過一個通訊線路與所述集線盒連接，通過集線盒與主控盒中的單片機P89C668以CAN協(xié)議的方式進行數(shù)據(jù)交換，并由另一個單片機AT89C52作為總控制芯片，所述每個超聲波滑靴上的單片機AT89C52依次連接有通訊電路、單片機處理電路、CPLD芯片、觸發(fā)回波處理電路和高能測距換能器a～e，還有一個補償換能器f與所述觸發(fā)回波處理電路相連。由于本實用新型使用了國際上流行的可在線編程單片機P89C668，這樣，就可以應客戶要求進行一些及時的可行的修改，以滿足不同的要求。其次，其通信協(xié)議也采用了CAN協(xié)議，這一些都為該產(chǎn)品品質和含量提高奠定了基礎。
本實用新型軟件中的主程序模塊的流程如圖4所示，依次經(jīng)過初始化、LED顯示、鍵盤掃描過程后，通過判別鍵輸入的不同命令值，來進入相應的不同子程序進行工作。本實用新型采用全模塊化設計，在主程度模塊下分成若干分模塊，分模塊只與主模塊發(fā)生聯(lián)系，分模塊之間沒有關系。這種程序模塊化設計，抗干擾能力強，修改比較容易，可讀性強，升級容易，是目前流行的軟件編程方法。
本實用新型是基于聲波反射定律的應用，而聲波在氣體中傳播時，受空氣溫度，壓力發(fā)生變化時，聲速也隨之變化。國內(nèi)外有眾多廠家生產(chǎn)單探頭超聲波找平儀系統(tǒng)，其溫度補償不佳，為此該儀器采用補償法，利用自身機械設計上的特色即滑靴上的兩側檔板之間的距離為固定距離，雖然不同條件下聲速發(fā)生變化，但是檔板之間的固定距離與測量距離的比例不變。因此通過補償換能器f對兩側板之間距離的測量和計算，從而對空氣溫度的變化進行有效的補償。
使用過程如圖2所示，超聲波滑靴組合及其平均功能可作用于較長且不規(guī)則路面，如路面的坑凹部分將會被補償，因為這種超聲波滑靴組合可剔除較小的、較大的不規(guī)則值，這些值將會被平均掉機器無需非常精確的參考面?；ソM合將會改善參考面狀況甚至無需基準繩滑靴組合，將會使你具有更大的靈活性會使你節(jié)省時間最終會節(jié)省資金。系統(tǒng)中儀器分為左右各半套，組成相同即三個滑靴、一個集線盒、一個主控器及一些電纜成為一個測量、控制回路。由于每個滑靴上有五個測距傳感器，只有三個接近實際測值的測量值才會用從而求得平均值；而三個滑靴組合及其平均功能可作用于較長且不規(guī)則路面如路面的坑凹部分將會被補償，從而使測距范圍達到200mm-1000mm，遠遠超過了接觸式以及單探頭找平儀器的相對量程。
超聲波滑靴組合無需非常精確的參考面，滑靴組合將會改善考面狀況基金無需基準繩，更利于筑路機械的使用，更加適合各種路況，如大坡度、高落差等路況，使施工方具有更大的靈活性，節(jié)省資金、節(jié)省時間。接觸式找平儀為模擬量輸出控制，必須以機械性緊貼參考面(或基準繩)，碰到一些特殊點情況如石聲、縫隙、基準繩節(jié)點時，整個輸出控制也隨之變化。由于本實用新型采用超聲波器件測量，不與參考面接觸，這一方面減少了機械件的磨損，提高使用壽命；另一方面，其平穩(wěn)的輸出控制，也提升了整機的性能，提高了施工質量。
由于國內(nèi)外大多選用40KHz換能器，本實用新型中所采用的175KHz高頻換能器其優(yōu)點如下①頻率高，例如175KHz的頻率其一個波的周期為1/175×103Hz＝5.7us，而40KHz換能器一個波的周期為1/40×103Hz＝25us，因此，在時間程度上175KHz可以比40KHz提高4.4倍左右②頻率高也有利于提高換能器的指向性，在一個小的發(fā)射面上獲得較尖的指向性。
③盲區(qū)小，假定發(fā)射脈沖的寬度規(guī)定發(fā)射40個周期，用175KHz則40個周期的發(fā)射脈寬為228us。同樣的如果用40KHz發(fā)射40個周期其發(fā)生脈寬將達到1000us，這明顯的使測量盲區(qū)增大。
權利要求1.一種超聲波找平儀，包括一個主控盒，其特征在于所述主控盒連接有至少一個超聲波滑靴，所述超聲波滑靴上設置有至少兩個超聲波探頭。
2.根據(jù)權利要求1所述的超聲波找平儀，其特征在于所述主控盒與超聲波滑靴之間通過至少一級分線盒連接，所述分線盒的個數(shù)至少為一個，每個分線盒分別連接有至少一個超聲波滑靴或下一級分線盒。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的超聲波找平儀，其特征在于所述超聲波滑靴上的探頭個數(shù)為5個。
4.根據(jù)權利要求2所述的超聲波找平儀，其特征在于所述主控盒連接的分線盒的個數(shù)為2個。
5.根據(jù)權利要求2或4所述的超聲波找平儀，其特征在于所述每個分線盒上設置有3個超聲波滑靴。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的超聲波找平儀，其特征在于所述超聲波探頭為高頻換能器。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的超聲波找平儀，其特征在于所述每個超聲波滑靴分別由一個單片機控制。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的超聲波找平儀，其特征在于所述主控盒中設置有一個用于對整個超聲波找平儀進行控制的單片機。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的超聲波找平儀，其特征在于所述主控盒的面板上還設置有按鈕、顯示屏和指示燈。
專利摘要本實用新型涉及一種非接觸式多探頭的超聲波找平儀。本實用新型在主控盒連接多個滑靴，每個滑靴又設置多個超聲波探頭，通過探頭發(fā)出超聲波，在接收到其反射超聲波，實現(xiàn)非接觸方式測量出測試點與地面之間的距離，使得本實用新型使用范圍廣、靈活性高，由于不同于現(xiàn)有的接觸式探測器，因探測部位存在機械部件而產(chǎn)生損耗，大大提高了使用壽命，另外，通過在測量的過程中選取相接近的測量值，進行平均計算，并通過補償換能器對因空氣變化產(chǎn)生的誤差進行，從而得到與實際測量值偏差更小的測量結果。
文檔編號E01C19/00GK2823978SQ200520008560
公開日2006年10月4日 申請日期2005年3月16日 優(yōu)先權日2005年3月16日
發(fā)明者吳駿, 陳軍 申請人:吳駿