具有語音播報功能的超聲波液位測量系統設計

　　由公式(3)算出的并不是實際的換能器與液面間的距離，換能器和液面的實際距離應為：

　　(4)式中x為兩換能器之間的距離，實際工程中x一般為3-5㎝。

　　在不同的工業現場存在溫度的差異，溫度對超聲波傳播速度影響甚大，因此需對系統進行溫度補償調整，式中T為現場溫度。

　　根據下式可計算出需測量的液位高度

　　在具體工程設計中，須考慮盲區對系統測量范圍的影響。在雙探頭換能器工作方式下，發射電壓不直接施加發射探頭，因此，從理論上來說無盲區存在。但是接收電路會受到發射電路影響，且發射探頭所發出的超聲波可能有部分直接繞射到接收探頭，在實際工程中依舊存在盲區。改善的措施有：減少發射波串的長度，提高發射波頻率，減小波長，采用喇叭口形的聚波器。

　　測距儀的測量盲區與發射脈沖寬度和信號的發射能量有關。隨著脈沖寬度變窄，盲區跟著減小，同時也減小了發射能量;相反，脈沖寬度增加，測量精度會降低，同時盲區將增大。本設計綜合信號發射能量與測量盲區兩方面因素，選用8個40kHz脈沖方波發射的脈沖寬度。這時，測量盲區和信號發射能量都比較適中，系統達到最優。

　　本系統中發射周期為30ms，發射10μs的TTL觸發信號，然后由模塊內部發送8個脈沖后，停止發射，等待回波。若在30ms內收到回波，則引起中斷，進入中斷程序;若30ms內沒有收到回波，則重新發送。時序圖為圖3。這樣可避免測量盲區，以及回波過早到達引起的干擾。

　　2 硬件實現及單元電路設計

　　2.1 超聲波液位測量系統硬件框圖

　　超聲波液位測量系統硬件系統劃分為：電源電路、單片機控制電路、超聲波發射電路、接收電路、數碼管顯示電路、按鍵電路、語音實時播報模塊和無線收發模塊。