【正文】 行自動校正。當(dāng)聲程范圍內(nèi)沒有溫度梯度時(shí)，以上方法可實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償。當(dāng)聲程范圍內(nèi)存在溫度梯度時(shí)，可以采集聲程數(shù)點(diǎn)的溫度值，通過數(shù)據(jù)處理求出聲程內(nèi)的平均溫度，減小溫度梯度造成的測量誤差，提高測量準(zhǔn)確度。聲程內(nèi)平均溫度: （47）式中，聲程內(nèi)第價(jià)溫度因子(與溫敏元件現(xiàn)場安裝位置有關(guān))；聲程內(nèi)第價(jià)溫度敏感元件測出的溫度值:n聲程內(nèi)溫度敏感元件的個(gè)數(shù)。按照式(45)計(jì)算出聲程內(nèi)的平均溫度，將平均溫度代入聲速計(jì)算公式，算出平均聲速，即可計(jì)算出待測物位。 濕度對超聲波衰減程度的影響聲波傳播過程中，聲壓的幅度由于媒質(zhì)中聲吸收而衰減，聲強(qiáng)隨頻率增高衰減增加，在給定的頻率時(shí)衰減是濕度的函數(shù)。產(chǎn)生最大衰減時(shí)的濕度值視頻率而不同，例如:頻率大于125kHz時(shí)，最大衰減發(fā)生在濕度為100%RH處，而在頻率40kHz時(shí)，最大衰減發(fā)生在濕度50%RH處。 儀器電路對測量的影響 硬件電路引起的時(shí)間誤差及修正由于收發(fā)電路對信號的處理會對回聲時(shí)間產(chǎn)生一個(gè)固定的延遲時(shí)間，設(shè)ss2為兩個(gè)已知的固定距離，tt2分別為對應(yīng)于這兩個(gè)固定距離采集到的回聲時(shí)間值，內(nèi)含因素，則超聲波在ss2距離內(nèi)往返傳播所用的時(shí)間實(shí)際上分別為tl和t2 。故有: （48） （49）由兩式可得: (410)在實(shí)際測量中，將測得的從SStt2值代入(48)式中求得，再將各個(gè)回聲時(shí)間減去，即可消除延遲時(shí)間的影響。 觸發(fā)時(shí)間引起的誤差一般來說，以接收信號的幅值超過我們規(guī)定的閥值()時(shí)的時(shí)刻作為停止計(jì)時(shí)信號。當(dāng)待測距離發(fā)生變化時(shí)，接收電路輸出信號的幅值就發(fā)生變化，距離近輸出信號幅值較大，此時(shí)在回波信號的第一周幅值就有可能超過規(guī)定的閩值，進(jìn)而發(fā)出停止計(jì)時(shí)信號，距離較遠(yuǎn)時(shí)，輸出信號幅值較小，回波信號的第2周(甚至第4周)幅值才有可能超過規(guī)定的胭值，并發(fā)出停止計(jì)時(shí)信號。從理論上講，停止計(jì)時(shí)信號應(yīng)在圖中的a點(diǎn)發(fā)出，由于胭值的存在，而實(shí)際上停止計(jì)時(shí)信號是在a點(diǎn)之后的某一時(shí)刻發(fā)出的，并且發(fā)出的時(shí)刻(時(shí)間檢出點(diǎn))是隨物位的變化而變化的，這種“時(shí)間檢出點(diǎn)”的變化就產(chǎn)生了物位測量的誤差。ab 回波信號 時(shí)間閥值圖4 1 回波信號接收假如發(fā)出的超聲波頻率為40KHz，距離較遠(yuǎn)時(shí)在回波的第4周才發(fā)出停止計(jì)時(shí)的信號。這樣，設(shè)聲速近似為344m/s，即物位測量誤差約為3m ，這一誤差是比較可觀的，應(yīng)該設(shè)法消除。針對回波信號的特點(diǎn)，采用峰值時(shí)間點(diǎn)檢出方法，該方法的信號處理過程首先將經(jīng)過放大、濾波后的回波信號進(jìn)行線性包絡(luò)檢波，然后對檢波的輸出信號進(jìn)行微分處理，最后對微分電路的輸出進(jìn)行零點(diǎn)交叉檢測，即可得到回波信號的峰值時(shí)間，此時(shí)無論被測距離遠(yuǎn)近，時(shí)間檢出點(diǎn)均在b點(diǎn)，即在回波信號包絡(luò)線的峰值點(diǎn)，并且它相對于a點(diǎn)的位置不隨被測物位的變化而變化。由此可見，只要將聲時(shí)減去一個(gè)固定時(shí)間(tatb).就可消除上面所說的測量誤差。5 總結(jié)本文設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心的應(yīng)用系統(tǒng)，其中包括超聲波發(fā)射電路、接收電路、溫度檢測電路、顯示單元電路、控制和鍵盤電路、報(bào)警電路等，采用的是單片機(jī)控制處理方式，這次設(shè)計(jì)主要硬件和軟件兩方面的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)液位監(jiān)控功能。在完成設(shè)計(jì)的之后，又分析了超聲波測距系統(tǒng)的精度問題并提出解決方案，對今后改進(jìn)系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。在這個(gè)課題中，要設(shè)計(jì)一個(gè)符合一般工業(yè)要求的液位監(jiān)控系統(tǒng)，涉及到相當(dāng)多的知識。如模擬電子、數(shù)字電子、顯示技術(shù)、檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)等課題的知識。在設(shè)計(jì)過程中測距方案的確定、系統(tǒng)框架和功能的設(shè)計(jì)、傳感器的選擇、發(fā)射電路的放大、接收電路的放大濾波、軟件的設(shè)計(jì)等都使我們的知識在實(shí)踐中得到應(yīng)用。該題目雖然不大，但屬于一個(gè)完整的系統(tǒng)，涉及的知識面很廣，需要明白和注意的地方多，對于我們這些本科畢業(yè)生來說難度適中，無論是搜集材料還是繪制電路圖對我都是一次很好的鍛煉。通過一個(gè)多月的奮斗，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。通過本次設(shè)計(jì)，使我學(xué)會了如何把理論和實(shí)際進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，擴(kuò)大了視野，開拓了知識面的深度和廣度，提高了分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)。同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中遇到了不少問題，比如在設(shè)計(jì)超聲波發(fā)射和接收電路時(shí)，由于所學(xué)知識和技能所限，未能在設(shè)計(jì)過程中對電路仿真，這對后續(xù)工作會造成一些麻煩。這讓我更深刻的認(rèn)識到了自己的不足，在今后的學(xué)習(xí)中我將加強(qiáng)軟件編程和專業(yè)工具方面的學(xué)習(xí)。相信整個(gè)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程將對我今后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生很大的影響。因?yàn)闀r(shí)間和水平所限，在工作中有一些不太滿意的地方，都有待于以后的工作中進(jìn)一步的完善和解決。同時(shí)由于本人的水平有限，文中難免有不妥和錯(cuò)誤之處，懇請各位老師和同學(xué)批評指正。致 謝　 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)論文對我自身來說是一次挑戰(zhàn)，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中遇到了不少問題。在這一個(gè)多月的時(shí)間里，多虧了我的指導(dǎo)老師——張玉均老師的悉心指導(dǎo)和鼓勵(lì)，使得我最終順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。我多次向張老師請教并和張老師探討遇到的問題，張老師就各種出現(xiàn)的新情況提出了自己獨(dú)到的見解和積極的解決辦法，張老師清晰敏捷的思路，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)給我留下深刻的印象，使我們受益非淺。在本文完成之際，我對張老師表示深深的敬意和由衷的感謝。感謝實(shí)驗(yàn)室的各位老師，他們在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，提出了寶貴的意見并給予我很多幫助。感謝我們的同學(xué)為我們的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了不少的幫助并提了很多好的意見。最后向所有曾經(jīng)幫助和鼓勵(lì)過我們的同學(xué)和老師表示深深的謝意！參考文獻(xiàn)[1] 何立民 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994[2] 童峰，許水源，許天增 一種高精度超聲波測距處理方法 廈門：廈門大學(xué)學(xué)報(bào)，1998[3] 中國集成電路大全編委會 中國集成電路大全 北京：.國防工業(yè)出版社，1995[4] 常健生 檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[5] 余發(fā)山 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù) 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003 [6] 李光飛 單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo) 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005[7] 楊邦文 新型集成器件實(shí)用電路. 北京：電子工業(yè)出版社，2002[8] 李小瑩 傳感器與測試技術(shù). 北京：高等教育出版社，2004[9] 余成波，胡新宇，趙勇 傳感器與自動檢測技術(shù). 北京：高等教育出版社，2004[10] 胡漢才 單片機(jī)原理及其接口技術(shù). 北京：清華大學(xué)出版社，1996.[11] 石利英等 傳感技術(shù) 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1995[12] 陳杰等 傳感器與檢測技術(shù) 北京：高等教育出版社，2002[13] 姚福安 電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐 濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001[14] 周玲 超聲波外測液位檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 太原：中北大學(xué)，2006[15] 黃勇 超聲波液位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究 重慶：重慶大學(xué)，[16] 劉民 超聲波測距儀的研制 武漢：湖北工業(yè)大學(xué)，[17] 黃建兵 超聲波精確測距的研究 南京：南京理工大學(xué)，附圖1附圖2河南理工大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目名稱基于單片機(jī)的液位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名專業(yè)班級電科學(xué)號0401040一、 選題的目的和意義：液體液位的準(zhǔn)確測量是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程檢測和實(shí)時(shí)控制的重要保障，也是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。為了解決封閉液體罐內(nèi)液位的監(jiān)控設(shè)計(jì)本系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的液位監(jiān)控系統(tǒng)是一種利用超聲波特性、電子技術(shù)、電磁開關(guān)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)非接觸式液位測量和控制的方法，能夠在某些特定場合或環(huán)境比較惡劣的情況下使用，在工業(yè)控制等方面得到了廣泛應(yīng)用。通過這樣的一個(gè)設(shè)計(jì)，可以綜合運(yùn)用傳感器、單片機(jī)、電子電路和程序設(shè)計(jì)方面的知識，鍛煉和提高動手能力、參與科研工作的能力。二、 國內(nèi)外研究綜述： 目前，市場上的液位儀表功能各異，國外和國內(nèi)產(chǎn)品存在較大的差異:國外的液位儀表功能較全，精度較高，但價(jià)格比較昂貴。國內(nèi)產(chǎn)品的功能和精度相對較低，但價(jià)格相對便宜。國外液位儀表主要朝著以下三個(gè)方向發(fā)展:智能化液位計(jì)、非接觸測量方式的液位計(jì)、新原理的小型液位開關(guān)。國內(nèi)液位儀表的發(fā)展主要采用引進(jìn)加吸收的方法，還有許多合資企業(yè)代理國外相關(guān)產(chǎn)品。近年來，中科院聲學(xué)研究所，武漢大學(xué)都研制了光纖液位測量系統(tǒng)，北京航天智控工程公司研制的UBG光導(dǎo)電子液位儀已經(jīng)形成系列化，適用于各種形式液料儲罐的液位、物位測量，成為我國儲罐的主要液位測量儀表。BL30雷達(dá)液位儀主要性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，可替代同類進(jìn)口產(chǎn)品，補(bǔ)充了國內(nèi)空白。在超聲波測距方面國內(nèi)外對超聲波測距儀研究，主要在大量程測距、高精度測距以及測距儀的智能化和網(wǎng)絡(luò)化等幾個(gè)方向。國內(nèi)在超聲波測距儀的研究國內(nèi)相對落后一些，但也出現(xiàn)了很多功能和性能都很不錯(cuò)的產(chǎn)品，技術(shù)上也有很大的發(fā)展。不過尖端的產(chǎn)品和技術(shù)都不是應(yīng)用最多的。應(yīng)用最多的就是適用型的技術(shù)和產(chǎn)品，以最簡單的方式實(shí)現(xiàn)合乎要求的功能。三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所用的主要技術(shù)與方法：。、電磁閥控制技術(shù)。四、 主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況：[1] 常健生 檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[2] 周玲 超聲波外測液位檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 太原：中北大學(xué)，2006[3] 余發(fā)山 單片機(jī)原理與應(yīng)用 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003年[4] ,2002年五、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排（按周說明）3月20日—3月28日：確定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，完成開題報(bào)告。3月29日—4月15日：查閱、搜集有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)的資料。4月16日—4月26日：完成中期報(bào)告。4月27日—5月31日：對畢業(yè)設(shè)計(jì)認(rèn)真學(xué)習(xí)，弄明白工作原理。6月01日—6月17日：根據(jù)收集的資料進(jìn)行總結(jié)，寫出畢業(yè)論文。六、 指導(dǎo)教師審批意見： 指導(dǎo)教師： （簽名）年 月 日 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表指導(dǎo)教師： 張玉均 職稱： 講師 所在院（系）： 電氣工程與自動化學(xué)院 教研室（研究室）： 電工電子實(shí)驗(yàn)中心 題 目基于單片機(jī)的液位監(jiān)控系統(tǒng)學(xué)生姓名專業(yè)班級電科042班學(xué)號0401040223一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個(gè)方面填寫：選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能否體現(xiàn)綜合訓(xùn)練要求；題目難易程度；題目工作量；題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟(jì)、社會、文化及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度）本課題涉及了所學(xué)的單片機(jī)、自動控制原理、數(shù)字電路、模擬電路、電路分析、軟件技術(shù)、智能檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)等幾乎所有的專業(yè)課程，很好的體現(xiàn)了綜合訓(xùn)練的要求。本設(shè)計(jì)屬于一個(gè)完整的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)過程中需要考慮的因素較多，但設(shè)計(jì)功能相對較為簡單不會存在太大困難，題目難易適中。既可以鞏固所學(xué)的知識和技能，又可以有所提高。本課題相對其它課題來說，資料相對較多，搜索資料相對容易。但對本科生來說，從眾多質(zhì)量參差不齊的資料中選擇最合適的資料也是比較困難的。這對設(shè)計(jì)學(xué)生來說是一次很好的鍛煉。本課題需要搜集大量的資料，并從眾多的資料中選擇合適的資料，然后根據(jù)資料和自己所學(xué)知識和技能設(shè)計(jì)一個(gè)完整的液位監(jiān)控系統(tǒng)，工作量適中。基于單片機(jī)的液位監(jiān)控系統(tǒng)，利用了超聲波傳感技術(shù)的原理，采取一種非接觸式的測量方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)系統(tǒng)中液位或物料位的檢測和控制；而且超聲波具有很好的指向性和束射特性，人耳聽不見，一般不會對人體造成傷害。監(jiān)控工程實(shí)施方便、迅速、易做到實(shí)時(shí)控制，而且測量精度又能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，所以有廣泛的應(yīng)用前景。隨著我國化工領(lǐng)域的發(fā)展，超聲波液位檢測系統(tǒng)的研制是有著很大的發(fā)展前景。本課題的研究僅僅是個(gè)開始，要研制功能更強(qiáng)，測量精度更高的超聲波外測液位檢測系統(tǒng)。二、開題報(bào)告完成情況：開題報(bào)告介紹了基于單片機(jī)的液位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)所采用的方法以及系統(tǒng)在社會生活中的應(yīng)用和意義。通過近一個(gè)月來的查找資料，我對基于單片機(jī)的液位監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)有了較清晰的認(rèn)識，完成了系統(tǒng)的總體和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。按照開題報(bào)告的要求，我查閱了有關(guān)單片機(jī)、超聲波以及液位控制方面的有關(guān)知識，基本上掌握了本次設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。三、階段性成果：經(jīng)過一個(gè)月多的準(zhǔn)備，現(xiàn)在已搜集到足夠的相關(guān)資料?；菊莆樟嘶趩纹瑱C(jī)的液位監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理，已完成系統(tǒng)的總體功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)框圖；已掌握系統(tǒng)硬件電路中各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)和思路；認(rèn)真學(xué)習(xí)并掌握了各種重要芯片的功能和使用。四、存在主要問題：在此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，程序設(shè)計(jì)思想已經(jīng)掌握，具體程序還有些不是十分清楚；部分硬件電路的具體設(shè)計(jì)還沒有弄明白，還要多查閱資料。電磁閥的控制電路還存在一些細(xì)節(jié)問題。五、指導(dǎo)教師對學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)中，勞動、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展等方面的評語指導(dǎo)教師： （簽名）