色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

采用超聲波測距和單片機實現(xiàn)雨量液位測量系統(tǒng)的設(shè)計

電子設(shè)計 ? 來源:郭婷 ? 作者:電子設(shè)計 ? 2019-05-24 08:14 ? 次閱讀

引言

降水量是衡量一個地區(qū)在某段時間內(nèi)降水多少的數(shù)據(jù)。降水量就是指從天空降落到地面上的液態(tài)和固態(tài)(經(jīng)融化后)降水,沒有經(jīng)過蒸發(fā)、滲透和流失而在水平面上積聚的深度。它的單位是毫米。降水根據(jù)其不同的物理特征可分為液態(tài)降水和固態(tài)降水。液態(tài)降水有毛毛雨、雨、雷陣雨、凍雨、陣雨等,固態(tài)降水有雪、雹、霰等,還有液態(tài)固態(tài)混合型降水:如雨夾雪等。"降水量"是氣象術(shù)語,按氣象觀測規(guī)范規(guī)定,氣象站在有降水的情況下,每隔六小時觀測一次。6小時中降下來的雨雪統(tǒng)統(tǒng)融化為水,稱為6小時降水量;24小時降下來的雨雪統(tǒng)統(tǒng)融化為水,稱為24小時降水量;一個旬降下來的雨雪統(tǒng)統(tǒng)融化為水,稱為旬降水量……一年中,降下來的雨雪統(tǒng)統(tǒng)融化為水,稱為"年降水量"其中,氣介式是指探頭安裝在被測液面上方,超聲波的傳播介質(zhì)為氣體。因為氣介式安裝較其他幾種方式最為方便靈活,故本系統(tǒng)設(shè)計采用氣介式超聲波傳感器。然而在傳統(tǒng)的超聲波測量方法中常使用溫度傳感器測量,若在單片機中存表實現(xiàn)補償,既增加了成本,也無法達(dá)到很高的精度要求,同時也無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信的目的。針對上述問題,本系統(tǒng)設(shè)計給出了方案。

1 超聲波測量的基本原理

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波,由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的,它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小,特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大,它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波,碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。

根據(jù)聲學(xué)原理,當(dāng)聲波從一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)傳播時,在兩種密度不同、聲速不同的介質(zhì)界面上,會發(fā)生反射和折射。其反射率為:

采用超聲波測距和單片機實現(xiàn)雨量液位測量系統(tǒng)的設(shè)計

當(dāng)聲波傳播到水面時,R≈1.超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到的障礙物所反射的回波來測出發(fā)射和接收回波的時間差△t,然后求出距離S.測量雨量液位是屬于測量面與點距離的性質(zhì),液位、換能器與換能器所在測量參考平面之間存在一個角度,其測量如圖1所示。

采用超聲波測距和單片機實現(xiàn)雨量液位測量系統(tǒng)的設(shè)計

采用超聲波測距和單片機實現(xiàn)雨量液位測量系統(tǒng)的設(shè)計

式中:Y是換能器(R40和T40)之間的距離;So為測量三點構(gòu)成的幾何圖形面積;X1為R40到測量反射點之間的距離;v為超聲波在上層介質(zhì)中傳播的速度;△t為從發(fā)射到接收一次的傳播時間;S為測量桶頂部距離液位的距離;H為桶頂部距離底部的距離;h為液位高度。

2 系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)主要由AT89S52單片機、超聲波發(fā)射和接收電路、進(jìn)水排水及測量控制電路系統(tǒng)、報警電路及顯示電路、上位機通信電路、外圍保護(hù)電路等環(huán)節(jié)組成。具有實時測量雨量、存儲雨量信息、與上位機通信等功能。系統(tǒng)框圖如圖2所示。

采用超聲波測距和單片機實現(xiàn)雨量液位測量系統(tǒng)的設(shè)計

系統(tǒng)在正常的測量狀態(tài)下,經(jīng)過單片機控制進(jìn)水閥開啟。單片機在正常狀態(tài)下,先發(fā)射一個參考波形(頻率為40 kHz),然后經(jīng)過功放電路后,由T40發(fā)射。經(jīng)過功放電路。為減小誤差,需經(jīng)過過零調(diào)節(jié)電路后由單片機讀取信號。此后單片機通過計時計算速度,再發(fā)送一族波形計算實時的液位高度,通過每秒的高度差,計算雨量大小,并通過本地電路顯示,同時通過Modem傳送至上位機部分。

如果雨量過大,則蜂鳴器會產(chǎn)生相應(yīng)的報警信號;如果系統(tǒng)不能工作在正常狀態(tài),則單片機通過控制命令,啟動開啟閥并放大后,使電磁閥工作并排水。

在測量的過程中,將會出現(xiàn)兩個距離,一個為擋板距離,另一個為液位高度。通過比較返回時間的先后來確定兩者的具體含義。在超聲波速度的檢測過程中,采用定時測量的方式,時時更新速度。

2.1 發(fā)射電路

在氣體中的超聲波衰減量與距離的平方成正比,且頻率越高,衰減越大。根據(jù)實際情況,本系統(tǒng)采用40 kHz4阼為發(fā)射頻率。單片機經(jīng)過編程產(chǎn)生40 kHz頻率后,經(jīng)過9015信號放大后驅(qū)動T40發(fā)射電路。發(fā)射電路如圖3所示。接收探頭接收到回波,并經(jīng)過信號處理環(huán)節(jié)后,送給單片機。通過單片機的定時器可以測出超聲波脈沖發(fā)生串發(fā)射至接收到回波信號所需的時間。連續(xù)發(fā)送10次,然后取平均值。

采用超聲波測距和單片機實現(xiàn)雨量液位測量系統(tǒng)的設(shè)計

2.2 進(jìn)水排水及測量控制電路系統(tǒng)

濾網(wǎng)用在冰雹、雨夾雪等特殊的工作環(huán)境下,用于防護(hù)電路。慮到超聲波有1 ms延時,存在盲區(qū)為34 cm,因此擋板與探頭的距離確定為350 mm.桶的頂部至頂部上層為500 mm,測量桶上的緩沖桶截面積要大于測量桶,一般取倍。同樣為了避免盲區(qū),由單片機控制并進(jìn)行放大驅(qū)動后發(fā)送信號驅(qū)動開水閥和排水器(通過開啟電磁閥)進(jìn)行相應(yīng)操作。測量時,當(dāng)測量筒內(nèi)的水位低于某值h0或高于某值h1時,進(jìn)行控制并記錄水位之差。

2.3 與上位機的遠(yuǎn)程通信電路

上位機是指人可以直接發(fā)出操控命令的計算機,一般是PC,屏幕上顯示各種信號變化(液壓,水位,溫度等)。下位機是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的計算機,一般是PLC/單片機之類的。上位機發(fā)出的命令首先給下位機,下位機再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時序信號直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機不時讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)(一般為模擬量),轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號反饋給上位機。簡言之如此,實際情況千差萬別,但萬變不離其宗:上下位機都需要編程,都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。

為了對降雨強度的變化進(jìn)行分析或測定水位漲落速度超限報警燈,以便遠(yuǎn)程監(jiān)測,可用程序設(shè)定定時采樣,并送出數(shù)據(jù),隨時比較分析。AT89S52負(fù)責(zé)從雨量監(jiān)測現(xiàn)場采集參考速度及雨量信息,并將其存入存儲器中,同時負(fù)責(zé)Modem的初始化工作,并實現(xiàn)通信所必須的撥號、連接、傳送、掛斷等功能。在收到其傳送的數(shù)據(jù)后,在其界面窗口上實時顯示、存儲。

3 軟件設(shè)計

圖4為系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖。單片機通過檢測是否按下K1來決定是否發(fā)射超聲波。首先發(fā)射參考波形,通過計數(shù)器計數(shù),以計算實時速度,并存儲。如果超出范圍,則報警并開啟或關(guān)閉閥門,否則進(jìn)行連續(xù)10次的調(diào)用,并且取平均值。最后通過其他各環(huán)節(jié)的顯示、存儲或者處理。

采用超聲波測距和單片機實現(xiàn)雨量液位測量系統(tǒng)的設(shè)計

4 誤差分析及校準(zhǔn)

在測量雨量液位的過程中,會因外界的因素帶來各種誤差,如環(huán)境變化帶來的聲速變化、超聲波回波聲強的影響、數(shù)據(jù)處理時的誤差等。下面就這些問題給出部分解決方案。

4.1 聲速誤差

溫度影響是其中最重要的誤差因素。使用實測溫度法不需要增加如溫度傳感器等硬件,利用在桶內(nèi)下方安裝的擋板(距離已知),實測超聲波聲速。參考兩者的返回時間,即可利用單片機測量出雨量液位。該方法的誤差很小,不會因為溫度、濕度、氣壓等給系統(tǒng)帶來誤差。

4.2 過零誤差

回波的聲強與探頭距液位的遠(yuǎn)近有關(guān)系,實際測量雨量液位時可能不是第一個回波的過零點觸發(fā),這種誤差不能完全消除,但可以根據(jù)障礙物的距離調(diào)整脈沖群的脈沖個數(shù)及調(diào)整動態(tài)比較電壓來減小誤差。另一方面,將求距離公式后加一個補償計時誤差也可減小該誤差。

4.3 觸發(fā)誤差

由于信號在傳輸過程中要經(jīng)過放大整形等信號處理環(huán)節(jié),門控產(chǎn)生"開、關(guān)門脈沖",受噪聲信號的影響,使得觸發(fā)時間帶來隨機誤差。觸發(fā)信號越平坦,則誤差越小,故采用矩形波脈沖觸發(fā)。

4.4 其他誤差

作為液位器考慮到水泡、波浪等狀況的干擾,會造成超聲波的散射現(xiàn)象,通過對單片機的控制進(jìn)行延遲提高抗干擾能力。另外對于數(shù)據(jù)誤差等。超聲波自身也會受到干擾,可以注意印制板走線,注意屏蔽。另外,超聲波傳感器需要通過同軸電纜與電路相連。

此外可以通過軟件方法,如數(shù)字均值濾波和相關(guān)濾波來抑制隨機噪聲。

5 注意事項

在安裝超聲波傳感器的時候,還應(yīng)該注意以下幾點:

(1)測量傳感器到底部的距離一定要精確;

(2)為了防止吸收率太高造成的影響可選用量程稍大的換能器;

(3)安裝換能器的位置要與雨水入口有一定的距離,以防干擾超聲波的測量;

(4)換能器到控制電路之間的連接可以使用同軸電纜。

6 結(jié)語

該系統(tǒng)具有很高精度,而且節(jié)約硬件,能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。與溫度補償相比,該系統(tǒng)利用實時測量的方法,使得測量更為準(zhǔn)確、方便。經(jīng)過分析,誤差滿足設(shè)計要求。系統(tǒng)可以在惡劣的天氣條件下提供較高精度的雨量液位測量,適用范圍廣,是未來儀表的發(fā)展趨勢。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 傳感器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    2550

    文章

    51039

    瀏覽量

    753093
  • 單片機
    +關(guān)注

    關(guān)注

    6035

    文章

    44554

    瀏覽量

    634690
  • 超聲波
    +關(guān)注

    關(guān)注

    63

    文章

    3014

    瀏覽量

    138350
收藏 人收藏

    評論

    相關(guān)推薦

    超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計

    超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計由于超聲波指向性強,能量消耗緩慢,在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn),因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量
    發(fā)表于 10-15 15:25

    基于51單片機超聲波測距系統(tǒng)

    250CM之間。誤差:1%。距離顯示:用三LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示(單位是CM)。該接收電路結(jié)構(gòu)簡單,性能較好。 硬件電路的設(shè)計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和
    發(fā)表于 03-25 10:21

    超聲波測距系統(tǒng)畢設(shè)

    衰減等。正是因為具有這些性質(zhì),使得超聲波可以用于距離的測量中。隨著科技水平的不斷提高,超聲波測距技術(shù)被廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘9ぷ骱蜕钪小R话愕?b class='flag-5'>超聲波
    發(fā)表于 04-18 20:56

    超聲波液位計在工業(yè)中測量的應(yīng)用

    及食品加工等行業(yè)領(lǐng)域。隨著工業(yè)化程度的不斷加深,對測量的精度要求越來越嚴(yán)格。為了設(shè)計實現(xiàn)大量程比的超聲波液位計,對
    發(fā)表于 12-01 15:45

    基于單片機超聲波測距系統(tǒng)實現(xiàn)

    文章目錄1 簡介2 主要器件3 實現(xiàn)效果4 設(shè)計原理4.1 聲波雷達(dá)原理5 部分實現(xiàn)代碼6 最后1 簡介Hi,大家好,這里是丹成學(xué)長,今天向大家介紹一個學(xué)長做的單片機項目基于
    發(fā)表于 11-10 08:53

    如何利用STC89C52實現(xiàn)超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計資料分享

    、LCD1602、超聲波測距、DS18B20題目擴(kuò)展:檢測系統(tǒng)。資料預(yù)覽效果圖:總體資料:原理圖:軟件設(shè)計流程:
    發(fā)表于 11-19 07:42

    如何利用單片機實現(xiàn)汽車避障超聲波測距汽車避障系統(tǒng)設(shè)計

    測量距離的方法有很多種,短距離的可以用米尺,遠(yuǎn)距離的有激光測距等,超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。因為
    發(fā)表于 01-10 08:28

    基于單片機超聲波測控系統(tǒng)的設(shè)計

    單片機AT89S51為控制核心,控制超聲波的發(fā)射與接收裝置,利用超聲波測距的原理測出的高度
    發(fā)表于 10-08 15:04 ?238次下載
    基于<b class='flag-5'>單片機</b>的<b class='flag-5'>超聲波</b>測控<b class='flag-5'>液</b><b class='flag-5'>位</b><b class='flag-5'>系統(tǒng)</b>的設(shè)計

    基于DSP的超聲波明渠測量系統(tǒng)

    基于超聲波測距的基本原理,設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于DSP芯片的超聲波明渠
    發(fā)表于 11-15 10:23 ?62次下載
    基于DSP的<b class='flag-5'>超聲波</b>明渠<b class='flag-5'>液</b><b class='flag-5'>位</b><b class='flag-5'>測量</b><b class='flag-5'>系統(tǒng)</b>

    基于單片機超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計

    基于單片機超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計
    發(fā)表于 12-17 21:59 ?6次下載

    基于單片機超聲波測距儀設(shè)計與實現(xiàn)

    由于超聲波的指向性強,能量消耗緩慢,在介質(zhì)中轉(zhuǎn)播的距離較遠(yuǎn),因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量,如測距儀和物體位置測量儀等都可以通過
    發(fā)表于 01-14 01:10 ?11次下載

    超聲波檢測系統(tǒng)設(shè)計

      為了穩(wěn)定、精確地測量,通過運用復(fù)雜可編程邏輯器件控制超聲波的發(fā)射和接收以及單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)運算的方法設(shè)計了
    發(fā)表于 09-21 10:58 ?20次下載
    <b class='flag-5'>超聲波</b><b class='flag-5'>液</b><b class='flag-5'>位</b>檢測<b class='flag-5'>系統(tǒng)</b>設(shè)計

    超聲波測距傳感器的工作原理是怎樣的

    方案:一種是基于單片機或者嵌入式設(shè)備的超聲波測距系統(tǒng)。另一種是基于CPLD的超聲波測距
    發(fā)表于 11-04 15:10 ?3005次閱讀

    51單片機驅(qū)動超聲波測距模塊

    51單片機驅(qū)動超聲波測距模塊(單片機最小系統(tǒng))-使用51單片機驅(qū)動
    發(fā)表于 07-22 10:01 ?61次下載
    51<b class='flag-5'>單片機</b>驅(qū)動<b class='flag-5'>超聲波</b><b class='flag-5'>測距</b>模塊

    基于單片機超聲波測距

    、LCD1602、超聲波測距、DS18B20題目擴(kuò)展:檢測系統(tǒng)。資料預(yù)覽效果圖:總體資料:原理圖:軟件設(shè)計流程:
    發(fā)表于 11-12 15:06 ?41次下載
    基于<b class='flag-5'>單片機</b>的<b class='flag-5'>超聲波</b><b class='flag-5'>測距</b>
    主站蜘蛛池模板: 亚洲AV蜜桃永久无码精品红樱桃| 被送到黑人性奴俱乐部| 国产在线一区二区AV视频| 强奸美女老师| 92精品国产成人观看免费| 久久66热在线视频精品| 亚洲aaaa级特黄毛片| 国产精品69人妻无码久久久| 日本美女色| ZZoo兽2皇| 欧美人与动交zOZ0| 97国产露脸精品国产麻豆| 久久婷五月综合色啪首页| 亚洲欧美综合中文字幕| 国产亚洲精品久久久久久一区二区 | 中文乱码35页在线观看| 花蝴蝶在线观看中字| 亚洲AV久久无码精品热九九| 国产午夜免费视频片夜色 | 尤物yw193can入口| 久久草这在线观看免费| 亚洲午夜久久久精品电影院| 国产亚洲精品99一区二区| 亚洲AV无码乱码在线观看浪潮 | 精品国产午夜肉伦伦影院| 亚洲免费每日在线观看| 黄页网址大全免费观看| 亚洲精品高清在线观看| 狠狠婷婷综合久久久久久| 亚洲免费视频观看| 久久99蜜桃精品麻豆| 一区不卡二区卡| 久久综合色视频| 90后性爱视频| 欧美性猛交xxxxxxxx软件| c了瑜伽老师嗷嗷叫一节课视频| 欧美群交XXXCOM| 单亲妈妈3韩国电影免费观看| 日韩欧美一区二区中文字幕| 国产99在线视频| 邪恶肉肉全彩色无遮盖|