專利名稱：超聲波測位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用超聲波的反射測量距離的系統(tǒng)，特別涉及一種超聲波測位儀。
在現(xiàn)有的超聲波測距儀或雷達測距儀中，為了消除環(huán)境雜波的影響，識別并提取真實回波信號的手段是將經(jīng)過放大、檢波后的回波送到比較電路中與予先設(shè)置的門限電平進行比較，高于該門限電平的信號被提取出來，低于該電平的雜波被消除。該門限電平的另一個作用是用來判斷回波到來的時刻，由于該電平較高、其與回波信號前沿相交處并不是回波信號到來的真正時刻，而是被滯后了某一時段，由于被測目標遠近不同，因此回波信號幅度大小也各不相同，導(dǎo)致滯后的時段值也各不相同，于是測量誤差較大。若比較電路門限電平取值較低，則會將雜波誤認為是回波信號，造成更大的測量誤差，因而是難以實現(xiàn)兩全其美的。
日本專利JP62-235587公開了一種脈沖雷達的測距方案，該方案采用低電位門限電平，在接收裝置中采用兩個并行的檢波回路，其中主回路為包絡(luò)檢波回路，能在低門限電平時，及時地檢測出回波和雜波到來的時刻，該包絡(luò)檢波回路沒有時間延遲現(xiàn)象；輔助回路為同步檢波回路，它只有在檢到回波信號時才有輸出，否則沒有輸出，此同步檢波回路有時間延遲現(xiàn)象。將兩種檢波結(jié)果分別輸入微機，當兩種檢波都有輸出時，微機才認定包絡(luò)檢波給出的時刻值為回波信號到達的時刻值。該方案通過同步檢波回路判斷出真?zhèn)位夭ㄐ盘?，通過包絡(luò)檢波回路和低門限電平的比較電路，實現(xiàn)了對回波信號到來時刻值作了比較準確的測量，因而該方案提高了抗干擾能力和測距精確度。但同步檢波回路中的乘法器兩個輸入信號必須保持同頻同相，因此對測距脈沖的寬度不能過窄，以滿足有足夠多的載波信號，乘法器才能有效地工作。對于雷達而言，由于其載波頻率甚高，能保證乘法器正常工作，對于超聲波由于工作頻率較低，只能在寬脈沖條件下才能工作。
本發(fā)明的目的在于提供一種超聲波測位儀，在接收電路中，檢波器與微處理器之間設(shè)置了一個高低電平比較器，其中高電平比較器是用來提取回波信號并消除環(huán)境雜波，低電平比較器用來測量回波信號到來時刻。
實現(xiàn)本發(fā)明目的采取的技術(shù)措施是在接收裝置的檢波器與微處理器之間設(shè)置一個高低電平比較器，其高電平比較器和低電平比較器分別為檢波輸出的回波信號和雜波提供一個高門限電平和一個低門限電平，通過低門限電平的回波信號和雜波到來的時刻值都即時存入微處理器的數(shù)據(jù)存貯器RAM中，高電平比較器用于限定只讓回波信號進入微處理器，通過數(shù)據(jù)處理，微處理器給出了超聲波換能器與物料表面之間的距離，由距離顯示器顯示，從而確定物料表面所處高度。
圖1為本超聲波測位儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為用高低門限電平檢測回波信號參量的工作原理圖。
圖3是為實施例提供的一種高低電平比較器的電路圖。
以下結(jié)合


，詳細敘述本發(fā)明的具體內(nèi)容。
如圖1所示，一種超聲波測位儀，包括微處理器IC1，發(fā)射電路1，發(fā)射換能器F，接收換能器F′，放大器2，檢波器3，計時器5，距離顯示器6，其中微處理器IC1，發(fā)射電路1，發(fā)射換能器F構(gòu)成發(fā)射裝置；接收裝置含有接收換能器F′，放大器2，微處理器IC1，其特征在于在檢波器3與微處理器IC1之間設(shè)有一個高低電平比較器4，其輸入端與檢波器3的輸出端連接，其中高電平比較器的輸出端接微處理器IC1的I/Ob口/中斷口，低電平比較器的輸出端與微處理器IC1的I/Oc口/中斷口連接。
將通過低門限電平m1的回波信號S和雜波N的相應(yīng)時刻值t1、tn和將通過高門限電平m2的回波信號S到達的時刻值t2都存入微處理器IC1的數(shù)據(jù)存貯器ARM中，當t2-出現(xiàn)時，微處理器IC1立即依據(jù)t2查出通過低門限電平m1的回波信號S到達的時刻值t1，微處理器IC1根據(jù)t1計算出換能器與物料表面之間的距離，由距離顯示器6顯示。
接收換能器F′與發(fā)射換能器F兼容，或者與發(fā)射換能器F分開設(shè)置，I/Oa、I/Ob、I/Oc、I/Od皆為微處理器IC1上的I/O口，分別與發(fā)射電路1輸入端，高電平比較器的輸出端，低電平比較器的輸出端，距離顯示器6的輸入端連接。
同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、由于設(shè)置了高低電平比較器，既可以有效地提高抗干擾能力，又可以使測量精度提高了10倍以上，克服了采用單一門限電平而存在的抗干擾和提高測量精度兩者相互制約的矛盾；2、與JP62-235587方案相比較，本發(fā)明不受脈沖寬度的限制，即使在窄脈沖、低工作頻率下也能有效地抗干擾和提高測量精度；3、本發(fā)明在靜態(tài)測距和動態(tài)測距中都可應(yīng)用，不受載波頻率的頻偏影響；4、結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，性能穩(wěn)定，造價低。
實施例一種超聲波測位儀，其接收裝置由接收換能器F′、放大器2、檢波器3、高低電平比較器4、微處理器IC1構(gòu)成，高低電平比較器4的輸入端與檢波器3的輸出端連接，其中高電平比較器的輸出端接微處理機IC1的I/Ob口或中斷口，低電平比較器的輸出端與微處理器IC1的I/Oc口或中斷口連接。
電平比較器其電路結(jié)構(gòu)具有多種，此處按照圖3所示的電路結(jié)構(gòu)為例進行說明，本高低電平比較器4含有一個高電平比較器和一個低電平比較器，高電平比較器由比較器IC2、電阻R1-R5、電源VD構(gòu)成，低電平比較器由比較器IC3、電阻R1′-R5′、電源VD構(gòu)成。微處理器IC1采用8032，比較器IC2、IC3由LM393提供，比較器IC2的腳⑥和比較器IC3的腳④分別串接電阻R1和R1′后與檢波器3的輸出端連接，比較器IC2的腳⑦分別通過電阻R2接地和通過電阻R3接電源VD，其輸出端①與微處理器8032的端口P1.1連接，同時通過電阻R4接地和通過電阻R5接電源VD；低電平比較器IC3的腳⑤分別通過電阻R2′接地和通過電阻R3′接電源VD，其輸出端②與微處理器8032的端口P1.2連接，同時通過電阻R4′接地和通過電阻R5′接電源VD，電源VD為9V，高門限電平為1.5V，低門限電平為0.02V。
本超聲波測位儀，具有良好的抗干擾能力和很高的測量精度，如在鬧市區(qū)做距離測量，被測物是建筑物墻體，測量結(jié)果所測距離為30.2m，精度為±6×10-4。若采用單門限電平，其精度為8×10-3。
權(quán)利要求
1.一種超聲波測位儀，包括微處理器(IC1)，發(fā)射電路(1)，發(fā)射換能器(F)，接收換能器(F′)，放大器(2)，檢波器(3)，計時器(5)，距離顯示器(6)，其中微處理器(IC1)、發(fā)射電路(1)、發(fā)射換能器(F)構(gòu)成發(fā)射裝置，接收裝置含有接收換能器(F′)，放大器(2)，檢波器(3)，微處理器(IC1)，其特征在于在檢波器(3)與微處理器(IC1)之間設(shè)有一個高低電平比較器(4)，其輸入端與檢波器(3)的輸出端連接，其中高電平比較器的輸出端接微處理器(IC1)的(I/Ob)口/中斷口，低電平比較器的輸出端與微處理器(IC1)的(I/Oc)口/中斷口連接。
全文摘要
一種超聲波測位儀，其特征是在接收電路中，于檢波器3與微處理器IC1之間設(shè)置一個高低電平比較器4，其輸入端與檢波器3的輸出端連接，其中高電平比較器的輸出端與微處理器IC1的I/Ob口連接，低電平比較器的輸出端與微處理IC1的I/Oc口連接。同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點是既有良好的抗干擾性能，又把測量精度提高10倍以上，適用于各種液位和料位測量的場合。
文檔編號G01C3/00GK1157407SQ9610079
公開日1997年8月20日 申請日期1996年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月12日
發(fā)明者魯智, 魯東寧 申請人:魯智