超声波水位检测仪的设计.pdf

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摘要

液位测量在石油、化工、气象等领域均可寻得其踪迹。众多液位测量方案中，

超声波液位计是发展较快、应用较为广泛的一种液位测量仪表。它属于非接触式的

测量方式，其原理基于两点，其一超声波在同种介质中传播速度相对恒定，其二它

碰到障碍物能反射。与其他方法相比，它不受被测对象的某些特性的影响，如光线，

对象颜色等。它还具有非接触、高精度、价格低廉等优点，是作为水位测量的理想

手段。近年来，数字信号处理技术与微处理器技术的进步使得超声波液位计得到完

善。

本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT89S51

单片机的性能和特点；并在深入理解超声波测距原理的基础上，指出了水位测量系

统设计思路和所需注意的问题，设计出了以AT89S52单片机为控制中心的超声波水

位检测仪的硬件及软件实施方案。该系统可实时控制，还具有工作稳定、性能良好、

测量精度高等优势。通过盲区消除、温度补偿以及软件上的中值滤波，提高了系统

的测量精度，该系统的测量精度已经达到工业使用指标。本课题的研究内容主要有

以下几个方面：介绍与超声波测距相关的技术，分析超声波测距的可行性以及用

声波测量的重难点；阐述超声波水位测量系统的设计方案；说明了环境温度对测量

精度产生的影响并设计补偿校正方案。

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关键词单片机；超声波；温度补偿；高精度测距

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Abstract

Levelmeasurement’stracescanbefondinthepetroleum,chemicalindustry,

meteorologyandotherfields.Amonallthemeasurementinstrumentsforwaterlevel,

ultrasonicinstrumentforwaterlevelmeasurementisfasterdevelopedandusedmore

widely.Itisanon-contactmeasurement.Itsprincipleofmeasurementisbasedontwo

points,oneisthatitsvelocityisrelativelyconstantinthesamekindofmedia,andthe

otheristhatwhenmeetstheobstacleitwouldreflect.Comparedwithothermethods,this

methodsisnotaffectedbysomecharacteristicswhenusedtomeasureobject,suchas

light,thecoloroftheobject.Besidesitalsopossessesalotofadvantages,forexample

non-contact,high-precision,lowcost,etc.,anditisanidealmeansoflevelmeasurement.

Inrecentyears,withtheadvancementofdigitalsignalprocessintechnologyand

microprocessortechnology,theultrasoniclevelmeterhasbeenimproved.

Thispaperdescribesindetailtheprinciplesandcharacteristicsoftheultrasonic

sensor,and