超声波液位传感器设计
超声波液位传感器及其开发分析
超声波液位传感器及其开发分析
超声波液位传感器是一种采用声波测距原理，用于测量液体或固体物体的高度、深度、位置和距离的传感器。
它采用超声波在空气和介质之间反弹的时间差来确定液位高度，以
及介质的密度和温度等参数。
这种传感器具有高精度、远距离测量、无接触、无电磁干扰
等优点，被广泛地应用于化工、冶金、环保、水利、天然气等领域。
超声波液位传感器的工作原理是利用超声波在空气和介质之间的传播进行测量。
首先，传感器向介质发射一束高频、短脉冲的超声波信号，信号通过空气和介质界面时会发生反射。
然后，传感器接收反射回来的信号，并计算发射和接收信号之间的时间差，即传播时间。
由于超声波在空气和介质之间的传播速度确定，因此可以计算出液位高度等参数。
超声波液位传感器的开发需要涉及多个方面。
首先是传感器的硬件设计，包括超声波
发射和接收模块、信号处理电路、显示和通信接口等。
其次是软件设计，包括数据处理算法、信号滤波、校准和故障诊断等。
另外，还需要考虑传感器的防护和维护保养等问题。
在设计超声波液位传感器时，应选择合适的超声波频率和功率，以确保稳定的信号传
输和精确的液位测量。
同时，还应考虑传感器的环境适应性，如防水、防腐、耐压等特性。
此外，传感器的数据输出应满足实际应用需求，如模拟量或数字量信号输出、通信接口类
型等。
总之，超声波液位传感器是一种高精度、可靠、易于维护的测量设备，具有广泛的应
用前景。
在开发过程中，应注重硬件和软件设计，同时考虑传感器的实际应用环境和参数
需求，从而提高传感器的性能和可靠性。
超声波液位传感器及其开发分析
超声波液位传感器及其开发分析超声波液位传感器是一种常用于测量液体或固体的无接触式检测装置，由于其精度高、稳定性好、适用范围广等特点，被广泛应用于工业自动化控制、环保监测、水利水电等领域。
本文将对超声波液位传感器的原理、特点和开发分析进行探讨。
一、超声波液位传感器的原理超声波液位传感器通过发射超声波脉冲到液体或固体表面，经过反射后接收回波，并通过计算回波的时间来确定目标物体与传感器的距离，从而实现对液位的测量。
其原理如图1所示。
超声波传感器主要由发射器、接收器、信号处理器和显示器等组成。
发射器负责发射超声波脉冲，接收器负责接收回波信号，信号处理器对接收到的信号进行处理，计算出目标物体与传感器的距离并输出相应的信号，显示器则用于显示液位数据。
1. 非接触式测量：超声波液位传感器无需直接接触液体或固体表面，避免了传统接触式传感器可能受到介质腐蚀、污染等因素的影响，从而保证了测量的准确性和稳定性。
2. 高精度测量：超声波传感器采用超声波脉冲测距原理，测量精度高，可以实现对液体或固体的精准测量。
3. 适用范围广：超声波液位传感器适用于多种介质的液位测量，包括水、油、化工液体等，且适用于高温、高压等复杂环境。
4. 反应速度快：超声波传感器测量速度快，能够实时监测液位变化，对于需要快速响应的应用场景非常适用。
5. 安装维护方便：超声波传感器体积小、重量轻，安装方便，且无需额外的维护工作，降低了使用成本。
超声波液位传感器的开发是一个涉及多个学科知识的综合性工作，包括声学、电子技术、信号处理、材料工程等。
在传感器的设计和开发过程中，需要考虑以下几个关键因素：1. 传感器结构设计：传感器的结构设计直接影响了其测量性能和可靠性，包括发射器和接收器的布置方式、声波传播路径的设计等。
2. 超声波发射与接收技术：超声波的发射与接收技术是传感器性能的关键，需要针对测量介质的特性选择合适的超声波频率和发射接收装置。
3. 信号处理算法：对接收到的超声波回波信号进行精确的信号处理和计算是实现测量精度的关键，需要设计合适的信号处理算法。
超声波液位计设计方案
超声波液位计设计方案1 基本原理利用超声测距的主要方法有脉冲回波法、共振法和频差法，其中脉冲回波法使用的比较普遍。
其原理是超声传感器发射超声波，在空气中传播至被测物，经反射后由超声传感器接收反射脉冲，测量出超声脉冲从发射到接收的时间t，在已知超声波声速C 的前提下，可计算出被测物的距离D，即： D = C×t/2 。
2 技术参数发射信号频率：60kHz或40kHz发射信号-6dB指向角：30°（60kHz）、80°（40kHz）测量频率：20～30次／min测量范围：0.3～5m测量精度：0.2%FS或8mm，取其较大者供电：24VDC数据输出：4～20mA（0m：4mA，5m：20mA）3 仪器组成本仪器的主要构建由壳体、超声传感器、电路三部分组成，外形如下图所示：4 仪器电路组成及原理框架CPU采用TMS320C5509或MSP430F149系列16位单片机，单片机实现整个仪器的控制及测量结果的运算、判决等，其内部自带的D／A转换器可以方便的控制HART 转换器，实现HART数据传送。
超声波在空气中的传输衰减将导致在整个测量范围内回波信号的强度将有很大的差异，因此AGC在超声信号检测中是不可缺少的。
由于发射完成后的短时间内换能器还有一定余振，为了保证其不影响回波信号的正常接收，在发射开始到发射完成后15～20ms内接收电路暂停接收。
考虑到声速在不同的温度环境下有较大差异，因此为了保证测量精度，校准电路是必不可少的。
5 测量精度保证措施1 环境温度影响：环境温度影响是超声测距最重要的误差来源，传统的方法通常是利用温度传感器测量环境温度，利用经验声速之进行校准，这种方法简单易行成本比较低，但是过分以来经验值，无法消除除温度以外的其他环境因素的影响。
在本仪器中将尝试采用实测声速校准的方法，利用现场测量的声速值进行计算，在最大程度上降低由于声速值误差带来的系统误差。
2 发射能级控制：根据测量结果判断被测物距离，实时调整发射功率，使发射功率保持在合理的范围内，从而降低由于发射功率过大而产生混响。
超声波液位传感器设计
超声波液位传感器设计技术指标：量程：1.25m精度：3mm分辨率：0.5mm声束宽度：5cm死区: 5cm供电电压：24vdc(环路)温度补偿：全量程自动环绕阻抗：400ohms@24vdc信号输出：DX10:0-5V,0-10V, DL10:4~20mA标定：WebCal PC软件，USB标定失效诊断：4 mA,20 mA,21 mA,22mA，或者保持当时数据过程温度：－20℃to 60℃压力：大气压第一章设计方案本系统采用静态方法实现LED数字显示，超声波发送和接收由单片机完成，且单片机的记时器记录从超声波发射到接收过程的时间，经计算送LED显示另外，本设计还拥有与计算机的通讯功能，如串口通讯，JTAG通讯。
并且当液面达到设定位置，能够报警。
1.敏感元件———超声波探头超声波探头是发射和接收超声波的仪器。
本系统超声波发射探头采用T40-16，超声波接收探头采用R40-16，外形如图所示采用收发分体式超声波探头，有以下优点：发射角小，发射距离远，而且余震对接收探头的影响小，降低了调试的复杂性，提高了系统安装的灵活性，减小了盲区，同时提高了检测距离。
2.压电式超声波传感器结构压电式超声波传感器主要由超声波发射器(或称发射探头)和超声波接收器(或称接收探头)两部分组成。
压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。
超声波发生器内部结构如图2.1所示，将两个压电元件粘合在一起，称为双压电晶片(由一个压电元件构成的称单压电晶片)，这里介绍的超声波发生器有两个压电晶片和一个共振板。
当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。
反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。
超声波发生器内部结构3.单片机——ATMEGA128是MEGA单片机中的高档产品，具有以下性能特点：1.高性能、低功耗的8位微处理器。
超声波液位传感器及其开发分析
超声波液位传感器及其开发分析超声波液位传感器是一种应用于液体测量的非接触式传感器。
其工作原理是利用超声波在液体表面和空气之间传播的时间差，来计算液体的高度或者深度。
其主要应用于液体管道、水池、油罐、洗涤机等领域。
本文将从超声波液位传感器的工作原理、技术优势、市场需求及研发方向等方面进行分析。
一、Super sonic液位传感器的工作原理超声波液位传感器主要由超声波发射器、接收器、控制板和显示设备组成。
其工作原理是发射超声波信号，经过液体表面的反射后由接收器接收，并将信号转换为电信号传输到控制板。
比较起接收到信号前和接收后的时间差，计算出液体精准的液面高度。
二、技术优势1.不受液体性质的影响超声波液位传感器的工作原理是利用超声波信号的传播时间差来计算液体高度，不受液体的密度、粘度、温度等性质的影响。
因此无论测量什么样的液体都有很好的适应性。
2.测量精准度高传感器利用超声波测量液位的高度，精确度高，测量误差小于1mm，误差范围小。
3.稳定性好该传感器具备稳定可靠的工作性能。
可应用于高温、低温、腐蚀等环境下，并有抗振动、防雷击等特点，足以适应工业环境的各种需求。
三、市场需求随着工业自动化程度的逐步提高，对液位测量精度的要求也越来越高。
传统液位测量方法如浮子、浮球、液压测量等存在着精度低、使用寿命短等问题。
而超声波液位传感器的应用，不仅能够避免这些问题，而且可以在工厂生产过程中提高生产效率和减少成本。
目前，超声波液位传感器在化工、制药、生物制造、食品饮料等工业领域内已成为主要测量工具之一，市场需求潜力也较为巨大。
四、研发方向随着科技的不断发展，超声波液位传感器在以下几个方面可以进行技术创新和发展：1.测量精度和反应速度的提升：通过改进超声波发射器和接收器的设计，提升传感器的测量精度，同时缩短数据反应时间。
2.多波束技术的应用：多波束技术可以在同一时间内发射多个超声波，能够提升传感器的测量精确度和稳定性。
超声波液位传感器及其开发分析
超声波液位传感器及其开发分析引言一、超声波液位传感器的工作原理超声波液位传感器是一种利用超声波来测定液体高度的传感器。
其工作原理主要包括发射超声波和接收超声波两个部分。
1. 发射超声波：传感器通过内置的超声波发射器向液面发射一束高频的超声波波束。
2. 接收超声波：液面接收到超声波后，部分超声波被反射回来，并被传感器的接收器接收。
通过测量超声波从发射到接收的时间，传感器可以计算出液位的高度。
1. 非接触式测量：超声波液位传感器通过发射和接收超声波，可以实现对液面的非接触式测量，不会直接接触到被测介质，避免了污染。
2. 测量范围广：超声波液位传感器可以适用于不同液体，包括有色液体、腐蚀性液体等，其测量范围通常比较广泛。
3. 高精度：传感器测量液位的精度较高，可以满足工业生产中对液位测量的高精度要求。
4. 反应速度快：超声波液位传感器的反应速度通常较快，可以实时监测液体的液位变化。
5. 高可靠性：传感器结构简单，工作稳定可靠，通常不易受外界环境的影响。
由于其特点和优势，超声波液位传感器广泛应用于各个领域。
主要应用包括但不限于以下几个方面：1. 工业生产：超声波液位传感器在化工、石油、粮食、医药等工业生产中，用于对液体、粉状物料、颗粒物料的液位进行监测和控制。
2. 环境监测：超声波液位传感器可用于监测池塘、河流、水库、水箱等水体的水位，实时监测并收集水位数据。
3. 船舶航行：超声波液位传感器可用于船舶的液位测量，包括燃油、淡水等的液位监测。
4. 消防设备：超声波液位传感器可用于消防水箱、消防设备的液位监测。
超声波液位传感器的开发需要考虑多个方面，包括传感器的结构设计、超声波发射和接收技术、信号处理技术等。
1. 传感器的结构设计：传感器的结构设计直接影响到传感器的性能和稳定性。
需要考虑传感器的耐腐蚀性能、密封性能、机械强度等因素。
2. 超声波发射和接收技术：超声波发射和接收技术是超声波液位传感器的核心技术。
超声波液位计设计报告
超声波液位计设计报告超声波液位控制器⼀、摘要本⽂根据超声波模块的⼯作原理、特点组成、参数设置和应⽤等，采⽤了89S52单⽚机控制，针对超声波模块进⾏了电路设计。
该液位控制器主要由微处理器部分，超声波模块，显⽰部分,键盘部分组成。
本设计基本上反映了超声波液位计的结构和使⽤功能，效果直观，可操作性好，在液位检测等系统中有很强的实⽤价值。
⼆、关键词单⽚机；超声波；电路设计三、作品介绍1、创作动机作品的想法来源于⽣活,当前农村⼤多数的家庭⽤的都是井⽔,家⾥都要放⼀个抬⾼了的储⽔箱,⽤⽔泵定期进⾏蓄⽔。
⽔箱蓄满⽔⼀般需要10~20分钟，这个过程需要看护，以防⽌没有及时切断⽔泵电源导致⽔从⽔箱中溢出，造成不必要的⿇烦。
我们的作品就是要实现液位⾃动控制。
2、创作任务超声波模块⽤来检测⽔位的变化，单⽚机根据超声波模块反馈的信号计算传输的时间进⽽根据公式求出此时的液位，将其与先前设定的⾼、低液位值⽐较，当其低于液位下限时，单⽚机发出控制信号，启动⽔泵；当液位上升到液位上限时，单⽚机解除控制信号，⽔泵停⽌。
当液位再次低于下限时，则进⼊下⼀个⼯作循环，以此完成对⽔位的控制。
四、⽅案论证与⽐较1、控制模块⽅案⼀：采⽤555实现,电路结构简单,易于实现，成本较低。
⽤探针实现液位的测量，要定期清洁探针，防⽌因其与⽔接触不良出现误动作。
液位的设定、探针的安装、显⽰参数等较难实现。
⽅案⼆: 采⽤89S52单⽚机实现，单⽚软件编程⾃由度⼤，可⽤编程实现各种控制算法和逻辑算法。
通过外围设备能轻松实现参数显⽰、参数设定等，测量液位时采⽤⾮接触测量，且易于安装。
综合以上⽅案和论证，我们确定使⽤⽅案⼆。
2、显⽰模块显⽰可⽤全屏点阵显⽰，显⽰内容灵活可变，但制作经费昂贵，电路设计复杂，程序较为发杂。
本⼩组应⽤LCD液晶显⽰，电路设计简单，显⽰⽂字、图形和数字都是灵活多变，并且程序较为简单。
所选择LCD液晶作为该作品显⽰模块。
五、系统设计1、超声波模块控制原理⽅案：超声波模块采⽤89S52单⽚机控制, 单⽚机控制超声波发射电路发出超声波脉冲，超声波脉冲在空⽓介质内继续传播到液⾯，该脉冲波遇到被测液⾯（⽔⾯）后，经液⾯反射后再通过空⽓介质返回到超声波接收探头被接收；89S52通过记录超声波从发射到接收的往返传播时间t，根据空⽓介质中的声速，就可以计算出从传感器到液⾯之间的距离。
基于超声波的液位控制系统设计
基于超声波的液位控制系统设计液位控制是许多工业和民用设备中都需要解决的问题之一。
现今市场上，许多常见的液位控制系统主要是基于机械浮子测量的液位计，但是这种方法存在不少问题。
机械浮子测量容易受到水质、污物等因素的干扰，而且使用寿命有限，维护和保养成本也相对较高。
因此，在一些要求更高精度和可靠性的场合中，一些公司研发出基于超声波技术的液位控制系统，因其精准度和可靠性高，迅速受到了市场和用户的关注。
一、超声波液位控制系统工作原理超声波液位控制系统是利用超声波的传播来测量液体的高度。
发射器通过发射高频的声波进入液体中进行传播，并被液位震荡反射回来，经过接收器接收到数据后进行处理得到液体的高度，将反射的波的时间和距离进行计算得出液位高度并输出。
该系统通过连续监测液位高度，在液位高度超过或低于规定的范围时，会自动控制阀门和泵来调节液位。
二、超声波液位控制系统设计方案1.传感器设计超声波液位控制系统中最主要部分是传感器部分。
普通的超声波液位计仅仅用一根声波发射二极管及一根声波接收二极管构成，但针对经常测液位的应用，需要具备让声波利用到最大程度的连续性和可靠性。
为了提高传感器稳定性，采用啁啾控制技术，它能让传感器自己检测最佳声波发射和接收的频率。
同时，使用微控制器处理、数字滤波器、多路径混合技术与声学背景优化，而且还能自动消除液位表面浮泡的影响，从而保证了传感器的稳定性和准确性。
2.软件设计针对使用者的项目，软件能够自动控制开关和维护，并且检测“故障”和“空气”的存在。
开发者可以通过设置相关参数提高精度和可靠性，例如预设液位上下允许变化的范围、高液位接入自动停止泵、低液位接入自动启动泵、液位报警机制等等。
3.硬件固定设计声音的传播是有其规律的。
如果使用一个夹具将传感器与液位容器固定在同一位置，那么系统稳定性就能提高20%以上。
在同一个容器中，容器的形状可定制化设计，以便于超声波能灵敏、准确地辐射到整个液位容器。
传感器课程设计超声波测液位
传感器课程设计超声波测液位东北石油大学课程设计7 月 16日任务书课程传感器课程设计题目超声波测液位电路设计专业姓名学号主要内容：本文主要是针对类似油罐等封闭式液体的液位的测量，采用超声波作为主要手段。
此次设计采用反射波方式,超声波测距仪硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。
单片机采用AT89C51或其兼容系列。
采用12MHz 高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。
显示电路采用简单实用的LED数码管。
基本要求：1、经过传感器原理及相关电路知道设计超声波测液位电路。
2、设计电路，并用相关的软硬件测出液位。
3、掌握相关的传感器原理及应用。
主要参考资料：[1]胡平．超声波测距仪的研制[J].计算机与现代化．，10．[2]时德刚，刘哗．超声波测距的研制[J]．计算机测量与控制．，10．[3]华兵．MCS-51单片机原理应用[M]．武汉：武汉华中科技大学出版社．，5．[4]李华．MCU-51系列单片机实用接口技术[M]．北京：北京航天大学出版社．1993．[5]郁有文．传感器原理及工程应用[M]．西安:西安电子科技大学出版社．．完成期限 .7.13— .7.16指导教师专业负责人7 月 16 日摘要超声波液位测量是一种非接触式的测量方式,它是利用超声波在同种介质中传播速度相对恒定以及碰到障碍物能反射的原理研制而成的。
与其它方法相比(如电磁的或光学的方法),它不受光线、被测对象颜色的影响，对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。
因此，研究超声波在高精度测距系统中的应用具有重要的现实意义。
本设计基于单片机的超声波液位测量系统主要由硬件与软件两部分组成，硬件是基于AT89C51芯片为核心的超声波液位测量，采用AT89C51单片机进行控制及数据处理，给出了超声波发射和接收电路，经过盲区的消除以及环境温度的采样，提高了测距的精确度。
基于超声波原理的液位传感器系统设计与实现
基于超声波原理的液位传感器系统设计与实现随着时代的发展，科技逐渐进步。
传感器技术是现代工程技术的基础之一，应用广泛。
基于超声波原理的液位传感器系统，是工业生产中较为重要的一类传感器。
液位的测量对于各行各业的生产都有着重要的意义，可以大大提高生产效率和安全性。
因此，设计一个基于超声波原理的液位传感器系统，对于工业生产来说，必不可少。
本文旨在介绍基于超声波原理的液位传感器系统设计与实现的相关内容。
一、液位传感器的基础知识1、传感器分类传感器可分为电量、力量、热量、流量、压力、速度等多种类型。
其中，液位传感器属于流量传感器、压力传感器等的一种。
2、液位传感器的原理液位传感器的原理是通过其内部的传感器，测量液体到传感器顶部的距离来确定液位高度的。
超声波液位传感器是一种常用的液位传感器，其对液体的测量发射高频超声波，并依据反射回来的声波波形，计算物体到传感器的距离。
通过这种方式，可以精确测量液位的高度。
二、基于超声波原理的液位传感器系统设计1、设计目标基于超声波原理的液位传感器系统设计，其目标是测量液位的高度，呈示液位的高度值，并在液位过高或过低时发出预警信号。
2、设计方案设计方案包括硬件设计和软件设计两部分。
硬件设计：硬件设计包括传感器、处理器和通信接口。
传感器是整个硬件系统的核心，其负责检测液位高度。
处理器是将传感器检测到的信息进行处理，并传输给通信接口。
通信接口负责将液位高度信息转换为数字信号，并向系统外部发送数据。
软件设计：软件设计负责将硬件系统采集到的数据进行处理与呈现。
液位传感器系统设计，其主要包含以下三个模块：数据采集模块、数据计算模块以及控制输出模块。
其中，数据采集模块通过采集传感器的数据，数据计算模块负责将硬件采集到的数据进行计算，得出液位高度，并将信息呈现给控制输出模块。
控制输出模块如果检测到液位高度过高或过低，会发出警报信号。
三、系统实现系统实现需要经历以下几个步骤：1、对硬件进行连接和搭建，包括传感器、处理器和通信接口的连接设置和调试。
传感器课程设计--超声波液位传感器在工业中的应用
传感器与测试技术课程设计任务书课题名称：超声波液位传感器在工业中的应用传感器与测试技术课程设计任务书1课程设计的性质和任务传感器与测试技术系统地论述了测试系统及其基本特性；介绍了测试系统中传感器的结构、基本原理和典型应用，以及传感器的发展趋势、选用原则等；讲解了“信号处理”，包括测试系统中的信号调理与数据采集，信号处理和数字信号处理基础等；还专门讲述了“典型测试系统”，包括振动、噪声、机械参量、工业自动化等测试系统的构建与应用。
2 课程设计的目的通过课程设计，使学生学生加深理解所学的理论知识，提高运用所学知识的能力，按照给定的设计资料和设计要求，使学生掌握电气控制系统设计的基本技能，增强独立分析与解决问题的能力。
3 课程设计内容与要求3.1设计题目的选择1．设计题目：液位传感器在水处理中的应用。
2．题目的选择：液位传感器（静压液位计/液位变送器/液位传感器/水位传感器）是一种测量液位的压力传感器．静压投入式液位变送器（液位计）是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用国外先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号。
基于上述原因，我选择液位传感器在水处理工业中的应用。
3.2 设计的内容与要求3.2.1 设计内容液位传感器在水处理工业中的应用3.2.1 设计要求能感受液位(液位，料位)并转换成可用输出信号的传感器。
液位传感器可分两类：一类是连续测量液位变化的连续式液位传感器；另一类是以点测为目的的开关式液位传感器即液位开关。
目前，开关式液位传感器比连续式液位传感器应用得广。
它主要用于过程自动控制的门限、溢流和空转防止等。
连续式液位传感器主要用于连续控制和仓库管理等方面，有时也可用于多点报警系统中。
4.设计过程4.1 系统方案设计液位传感器的种类繁多，本设计选择超声波传感器。
超声波液位传感器它是一种非接触式的液位传感器，应用领域十分广泛。
超声波水位传感器设计论文要点
本科毕业设计(论文) 题目：超声波水位传感器硬件电路设计系别：光电工程学院专业：光电信息工程班级：080110学生：梁茂超学号：*********指导教师：***超声波水位传感器硬件电路设计摘要由于历史原因和许多不可预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。
因此，经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。
城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理，人们生活舒适显得非常重要. 而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。
控制系统核心部分就是超声波测水位传感器的研制.超声波技术比较成熟，已广泛应用与众多领域，超声波液位传感器为非接触式测量仪器，用于化工原料液位测量。
由于超声波的优点，人们对超声波的利用率越来也高。
从大到工业体系的探伤，小到测距和金属表面清尘，超声波几乎无处不在的伴随我们的生活。
本设计是以AT89S52单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪。
整个电路采用模块化设计，由单片机控制模块，超声波发射模块，超声波接收模块和数据显示模块组成。
通过AT89S52，在接通电源的情况下控制发射部分的电路，经超声波发生器发出超声波，超声波传播到水表面发生反射，回波有超声波接收器接收，经过AT89S52处理后，得出距离，在经过下、显示部分电路由数字显示的方式直观的显示出来。
软件部分由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序组成。
各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。
在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。
相关部分附有硬件电路图、程序流程图。
关键词：AT89S52；超声波；测距Ultrasonic level sensor hardware circuit designAbstractDue to historical reasons and many unforeseen factors, urban water supply and drainage system, especially the drainage system often lagged behind the urban construction. Therefore, often the excavation has been the construction of good buildings and facilities to transform the drainage system. Urban sewage to bring the troubled，culvert sewage sewage treatment to clear the water supply and drainage systems in big cities, people's living comfort is very important. Design and development of the culvert drainage to clear the automatic control system of the mobile robot to ensure the robot in box culvert in the freedom of sewage to clear ，the culvert of sewage to clear the robot's design and development of core part. The core portion of the control system is the development of the ultrasonic measuring water level sensor.ultrasonic technology is relatively mature, has been widely applied in many fields, ultrasonic level sensor for non-contact measuring instruments for level measurement of chemical raw materials. the using of Ultrasonic wave is more and more frequent. From the large scale flaw detection of the industrial system to the measuring distance and clearing of the metal surface , the ultrasonic wave is useful in our every daily life .The ultrasonic distance measurer design with digital display functional module used AT89C52 MCU as the core component, of which carries the characteristics with low-cost, high-precision and microminiaturization. The whole circuit used modular design, it includes the MCU control module, ultrasonic transmit module, ultrasonic receive module and the Data display module.AT89S52, emission parts of the circuit in case of power control, issued by the ultrasonic generator, ultrasonic, ultrasonic propagation to the water surface reflection, echo ultrasonic receiver, after the the AT89S52 treatment obtained the water level in thepart of the circuit from the digital display after the next is the visual display. In the software design part, it contains the main program, the presets subroutine, the launch subroutine, the receiving subroutine and the display subroutine. Through the comprehensive analysis processing of the AT89C51 MCU, The signal of each detector can realizing the functions of ultrasonic measure. Based on these, designed the overall scheme of the system. On the finally, through the hardware and software realize the wholemodules. And the relevant parts have the hardware circuit diagrams and program flow charts on the appendix.Key words:AT89S52；Silent Wave；Measure Distance目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 ..................................................................................................................................... - 1 -1.1课题背景及研究内容............................................................................................. - 1 -1.1.1 课题背景的研究背景与现状 ................................................................. - 1 -1.1.2 研究内容...................................................................................................... - 3 -1.2 课题设计的任务和要求....................................................................................... - 4 -2 超声波传感器 ................................................................................................................ - 5 -2.1超声波和超声波传感器的简介 .......................................................................... - 5 -2.1.1 超声波介绍 ................................................................................................. - 5 -2.1.2超声波传感器.............................................................................................. - 6 -2.2超声波传感器探头介绍 ........................................................................................ - 6 -2.2.1 T/R40-16 超声波探头............................................................................. - 7 -2.2.2 传感器的指向角 .................................................................................... - 8 -2.3 超声波液位仪工作原理和盲区 ......................................................................... - 8 -2.3.1 超声波液位仪工作原理 .......................................................................... - 8 -2.3.2 测量盲区...................................................................................................... - 9 -3 系统整体方案设计与论证 ................................................................................. - 10 -3.1 系统整体方案的设计.......................................................................................... - 10 -3.1.1 设计方案一 ............................................................................................... - 10 -3.1.2 设计方案二 ............................................................................................... - 11 -3.1.3 设计方案三 ............................................................................................... - 12 -3.2 系统整体方案的论证.......................................................................................... - 13 -4系统的硬件电路结构设计..................................................................................... - 15 -4.1 各芯片功能特点简介.......................................................................................... - 15 -4.1.1 52系列单片机的功能特点................................................................... - 15 -4.1.2 CX20106简介及其调试.......................................................................... - 18 -4.1.3 74ls245管脚及功能特点 ..................................................................... - 20 -4.2 测距原理及框图................................................................................................... - 20 -4.2.1 超声波测距的原理.................................................................................. - 20 -4.2.2超声波测距仪原理框图.......................................................................... - 21 -4.3 超声波发射电路................................................................................................... - 21 -4.4 超声波检测接收电路.......................................................................................... - 22 -4.5 数据显示部分电路 .............................................................................................. - 23 -4.6复位电路 ................................................................................................................. - 24 -4.7时钟振荡器............................................................................................................. - 24 -4.8 超声波测距系统的硬件电路设计................................................................... - 25 -5 系统的软件编程设计............................................................................................ - 26 -5.1 超声波测距仪的算法设计 ................................................................................ - 26 -5.2主程序流程图 ........................................................................................................ - 26 -5.3 超声波发生子程序和超声波接收中断程序................................................. - 27 -5.4 系统的软硬件调试 .............................................................................................. - 28 -6 结论................................................................................................................................. - 30 -参考文献 .............................................................................................................................. - 31 -致谢.................................................................................................................................... - 33 -毕业设计(论文)知识产权声明 .............................................................................. - 34 -毕业设计(论文)独创性声明.................................................................................... - 35 -附录一：超声波测距电路原理图......................................................................... - 36 -附录二：程序清单......................................................................................................... - 37 -1 绪论1 绪论1.1课题背景及研究内容1.1.1 课题背景的研究背景与现状水情水位测量一直是水文、水利部门的重要课题。
超声波液位传感器及其开发分析
超声波液位传感器及其开发分析传感器是现代工程技术中一个重要的组成部分，其中液位传感器是其中一个应用最广泛的类型。
超声波液位传感器是一种流行的技术，可以测量液体表面距离传感器的距离，可以用于自动化系统、控制系统和流量测量。
超声波液位传感器的原理是通过发送超声波信号并测量其反向时间来测量液位。
传感器内部搭载了一个麦克风和一个发射器。
发射器首先向液体发出短脉冲的超声波信号，随后经过液体和反射，信号返回到传感器。
接收器测量来回信号的时间并将其转换为液位距离。
通过不断轮询这个测量过程来实现液位的实时测量。
超声波液位传感器相比其他传感器技术有着许多优势。
首先，超声波传感器不需要接触液体，因此可以避免污染、腐蚀和损坏。
其次，超声波传感器可以测量各种类型的液体，无论是清水、浑浊污水、油或化学物质。
此外，超声波液位传感器也可以测量大尺寸容器中的液体。
由于没有悬挂在容器顶部的测量设备，它们可以通过侧壁进行测量，从而可以获得容器中绝大部分液体的液位和容器底部的淤泥高度。
超声波液位传感器的开发是一个复杂的过程，需要设计和制造一系列组件，例如发射器、接收器和处理器等。
传感器的开发需要对电子学、声学和信号处理技术有深入的了解。
在设计和制造上，需要考虑传感器的使用环境，例如温度、湿度、压力等。
通过精确的测试、校准和连续改进，可以确保传感器具有高精度、可靠性和长寿命。
总而言之，超声波液位传感器具有许多优势，并已被广泛应用于不同类型的液位测量系统中。
它可以有效地提高生产率，降低操作成本，提高安全性和可靠性，为现代制造业和数字化系统提供了一个重要的技术基础。
超声波液位传感器及其开发分析
超声波液位传感器及其开发分析超声波液位传感器是一种常用于测量液体或固体物体的液位的传感器。
它利用超声波在不同介质中的传播特性来测量物体与传感器之间的距离，并据此确定液位的高度。
超声波液位传感器通常由超声波发射器和接收器、信号处理电路以及外壳等组成。
发射器会发射出超声波脉冲，经过介质传播到目标物体表面后会被反射回传感器的接收器。
接收器将接收到的信号进行放大和滤波等处理，并将处理后的信号传送给信号处理电路。
信号处理电路会根据接收到的信号和预设的物体表面与传感器的距离进行计算，最终输出液位的高度。
超声波液位传感器的开发需要考虑多方面的因素。
需要选择合适的超声波发射器和接收器。
这些元件的特性包括频率响应、功率输出以及工作距离等，需要根据具体的应用场景来选择。
信号处理电路的设计也十分重要。
它需要能够对接收到的信号进行准确的放大和滤波，以提高传感器的测量精度。
还需要考虑传感器的外壳材料和结构设计，以保护传感器不受外界干扰和液体腐蚀等因素的影响。
超声波液位传感器的开发还需要进行实验验证和精度测试。
通过在实际液体环境中搭建测试平台，可以验证传感器的测量准确性和稳定性。
还可以进行不同液位高度下的测试，以确定传感器的测量范围和误差。
根据实验结果进行优化调整，进一步提高传感器的性能和适用性。
超声波液位传感器是一种广泛应用于工业和科学领域的传感器。
它通过发射和接收超声波来测量物体与传感器之间的距离，并据此确定液位的高度。
在开发过程中，需要综合考虑超声波发射器和接收器的选型、信号处理电路的设计以及传感器的外壳和结构等因素。
通过实验验证和精度测试来不断优化改进，以提高传感器的测量精度和可靠性。
油库安全监测系统传感器设计九(超声波液位传感器方面)
目录1 绪论 (2)1.1油库 (2)1.1.1 油库的分布 (2)1.1.2 国内外油库现状 (2)1.2油库的总体布局 (3)1.3油库的工艺流程图 (5)1.4计算机监控目标及要求 (5)1.5总体设计布局 (6)1.6系统I/O点数统计 (6)2 超声波液位传感器原理与选型 (9)2.1超声波液位传感器传感器 (9)2.1.1工作原理 (9)2.2超声波液位传感器选型 (10)2.2.1 FLOWLINE超声波液位传感器产品特点 (10)2.2.2技术参数 (10)2.2.3 FLOWLINE EchoPod DL14 超声波液位传感器选型 (12)3 其他传感器的原理和选型 (13)3.1热电阻温度传感器 (13)3.1.1 工作原理 (13)3.2热电偶 (14)3.2.1 工作原理 (14)3.3雷达液位传感器 (15)3.3.1 工作原理 (15)4 结论 (17)参考文献 (18)附录 (19)第一章绪论1.1 油库油库指用以贮存油料的专用设备，因油料具有的特异性用以相对应的油库进行贮藏。
油库是协调原油生产、原油加工、成品油供应及运输的纽带，是国家石油储备和供应的基地，它对于保障国防和促进国民经济高速发展具有相当重要的意义。
油库是油气运输过程中的一个重要环节，它直接关系到外输原油的质量，其工艺特点是系统关联紧密、操作规程严格、系统运行状况复杂多变且系统过程中流程多变。
所以采用计算机监控系统对其工艺过程进行实时监控可以有效的提高生产率、减少事故发生率、降低工人的劳动强度。
随着石油工业的进步和石油战略地位的不断提高，油库的安全也越来越重要。
本课程设计根据课程设计指导书以及相关资料，运用智能模块，组态王能软件系统，设计和绘制油库监控系统和工艺流程图。
1.1.1 油库的分布1、按油库的管理体制和经营性质可分为独立油库和企业附属油库两大类。
独立油库是指专门从事接收、储存和发放油料的独立经营的企业和单位。
超声波液位传感器及其开发分析
超声波液位传感器及其开发分析引言超声波液位传感器是一种常用的液位检测设备，它利用超声波在液体中传播的原理来测量液体的高度。
它具有使用方便、精度高、稳定性好等优点，在工业自动化控制领域得到了广泛应用。
本文将从超声波液位传感器的工作原理、结构设计和开发分析等方面展开讨论，希望能够对相关领域的研究人员有所帮助。
一、超声波液位传感器的工作原理超声波液位传感器利用超声波在介质中传播的速度不同来测量液位的高度。
其工作原理如下：当超声波传感器向液体表面发出超声波后，超声波在液体中以声速传播，当超声波达到液面时，会产生部分反射。
接收器接收到反射波后，计算反射波的时间间隔，再根据声速和时间间隔的关系来确定液位高度。
超声波液位传感器的测量原理是基于声速和液位高度的关系，通过测量超声波的传播时间来确定液位高度。
二、超声波液位传感器的结构设计超声波液位传感器的结构设计主要包括发射器、接收器、信号处理电路和外壳等几个部分。
1. 发射器：发射器主要负责产生超声波并将其发射到液体中。
超声波的频率和功率是发射器的关键指标，其设计要求具有稳定的频率和足够的功率，以确保超声波能够有效地在液体中传播并产生反射。
2. 接收器：接收器负责接收液位表面反射回来的超声波，并将其转化为电信号。
接收器的灵敏度和信噪比是关键指标，其设计要求具有高灵敏度和低信噪比，以确保能够有效地接收反射波并准确地转化成电信号。
3. 信号处理电路：信号处理电路主要负责对接收到的电信号进行放大、滤波和数字化处理，以便后续的液位高度计算和输出。
信号处理电路的设计要求具有稳定的放大倍数和高精度的滤波效果，以确保能够准确地处理接收到的电信号。
4. 外壳：外壳是超声波液位传感器的保护壳，其设计要求具有耐腐蚀、防水和抗干扰等特性，以确保能够在各种恶劣的环境中正常工作。
三、超声波液位传感器的开发分析超声波液位传感器的开发分析主要包括技术难点、应用领域和未来发展趋势等几个方面。
1. 技术难点：超声波液位传感器的技术难点主要包括超声波传播衰减、多径效应、环境干扰等问题。
超声波水位传感器的设计 开题报告
毕业设计(论文)开题报告题目：超声波水位传感器的设计
系别光电系
专业光电信息工程
班级
姓名
学号
导师
2010年11 月20日
开题报告填写要求
1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。
2．开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。
3．开题报告字数应在1500字以上，参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少3篇），文中引用参考文献处应标出文献序号，“参考文献”应按附件中《参考文献“注释格式”》的要求书写。
4．年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2008年11月26日”。
3
5
硬件部分分为数据采集和数据处理两
部分。
整体硬件框图如下图所示。
3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作
本课题的重点及难点：超声波的传播会随着温度的不同会产生误差，使测量结果发生偏差，要进一步解决误差还需要查阅大量的书籍来更进一步的了解有关超声波的知识。
4. 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）
2010年10月15日到2010年12月14日：方案论证，完成开题报告，进行开题答辩。
超声波
传感器
电路
多 通 道 A\D 报警电路 LED 显示 单
片
机
上 机
位
通信芯片
7
注：1. 正文：宋体小四号字，行距22磅。
2. 开题报告由各系集中归档保存。
超声波液位传感器及其开发分析
超声波液位传感器及其开发分析超声波液位传感器是一种应用超声波原理来测量液体或粉状物料的液位高度的传感器。
它通过发射一束超声波并检测其回波来计算液位高度。
超声波液位传感器具有非接触、高精度、稳定可靠、抗干扰等优点，广泛应用于工业控制和监测领域。
超声波液位传感器主要由发射器、接收器、信号处理器和电路控制器等组成。
发射器发射一束超声波，经过介质传播后被液位面反射回来，并被接收器接收。
接收器将接收到的超声波信号转化为电信号，并经过信号处理器进行处理和分析，最终通过电路控制器输出液位高度的信息。
1. 超声波发射器和接收器的设计。
设计超声波发射器时需要考虑发射频率、工作距离、功率等因素，确保发射器具有足够的功率和频率范围。
接收器的设计要能够接收到回波信号并转换为电信号，需要考虑灵敏度、带宽、噪声等因素。
2. 信号处理算法的开发。
超声波液位传感器通过信号处理来计算液位高度。
处理回波信号时需要考虑信号的噪声、反射、多路径等问题，设计合适的算法来解决这些问题，提取出准确的液位高度信息。
3. 抗干扰设计。
超声波液位传感器在工业环境中可能会受到温度变化、压力变化、介质变化等因素的影响，需要进行抗干扰设计，提高传感器的稳定性和可靠性。
4. 校准和测试。
开发超声波液位传感器需要进行校准和测试，确保传感器的准确度和精确度。
校准可以通过与已知液位高度相对比来进行，测试可以使用标准样品或实际液体进行。
超声波液位传感器的开发需要综合考虑硬件设计、信号处理算法、抗干扰设计和校准测试等多个方面的因素，以提高传感器的性能和可靠性。
超声波液位传感器及其开发分析
超声波液位传感器及其开发分析超声波液位传感器是应用最广泛、最成熟的一种液位测量传感器，主要应用于石化、化工、电力、水利、采矿、纺织、制药、食品等行业中的液位检测、智能流量测量等方面。
因其无污染、零接触、可靠性高、测量范围广、干扰抗性强、精度高等优势，受到广泛的关注和应用。
以下作者将对超声波液位传感器的开发分析进行探讨。
一、超声波液位传感器的工作原理超声波液位传感器利用超声波的传播速度在液体表面与空气之间的差异，测量液位高度，具体过程如下：① 发射器将超声波发射到液面，被液面反射反射波被接收器接收；② 接收器将接收到的超声波信号转化成电信号，并进行信号放大处理；③ 利用电路电子元件对信号进行干扰抑制和滤波处理，并将处理好的信号传回上位机进行数据分析、处理和控制。
超声波液位传感器由传声器、接收器、液位测量管、电路部分、通讯模块、电源模块等五部分组成，其中传声器和接收器是传感器的核心部分。
① 非接触式测量方式，对被测物无污染和影响；② 量程广，可适用于从几毫米到几十米的各类液位测量；③ 具有高可靠性，不容易受到环境温度、气氛状况、液体性质、液体表面振动等因素的影响；④ 使用简单，可自检、自动调节和自适应；⑤ 价格成本低，使用寿命长。
超声波液位传感器是智能制造和现代化产业发展的重要组成部分，其开发研究与应用推广需要深入探讨。
具体考虑以下几个方面：① 研发精度更高、更稳定、更智能的超声波液位传感器，并将其应用到更广泛的领域。
② 突破电源技术瓶颈，设计出更省电、更高效的超声波液位传感器。
③ 优化传感器的外形设计，提高其抗干扰能力，增强其使用安全性和舒适度。
④ 结合机器学习和大数据等新技术，为超声波液位传感器的开发提供更多思路和方法。
总之，超声波液位传感器的应用前景广阔，其中的开发研究是一个不断创新和进步的过程，需要充分发挥产学研合作的优势，引入国内外先进技术及管理经验，才能加快推进智能制造、科技创新与经济发展的步伐。
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超声波液位传感器设计技术指标：量程：1.25m精度：3mm分辨率：0.5mm声束宽度：5cm死区: 5cm供电电压：24vdc(环路)温度补偿：全量程自动环绕阻抗：400ohms@24vdc信号输出：DX10:0-5V,0-10V, DL10:4~20mA标定：WebCal PC软件，USB标定失效诊断：4 mA,20 mA,21 mA,22mA，或者保持当时数据过程温度：－20℃to 60℃压力：大气压第一章设计方案本系统采用静态方法实现LED数字显示，超声波发送和接收由单片机完成，且单片机的记时器记录从超声波发射到接收过程的时间，经计算送LED显示另外，本设计还拥有与计算机的通讯功能，如串口通讯，JTAG通讯。
并且当液面达到设定位置，能够报警。
1.敏感元件———超声波探头超声波探头是发射和接收超声波的仪器。
本系统超声波发射探头采用T40-16，超声波接收探头采用R40-16，外形如图所示采用收发分体式超声波探头，有以下优点：发射角小，发射距离远，而且余震对接收探头的影响小，降低了调试的复杂性，提高了系统安装的灵活性，减小了盲区，同时提高了检测距离。
2.压电式超声波传感器结构压电式超声波传感器主要由超声波发射器(或称发射探头)和超声波接收器(或称接收探头)两部分组成。
压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。
超声波发生器内部结构如图2.1所示，将两个压电元件粘合在一起，称为双压电晶片(由一个压电元件构成的称单压电晶片)，这里介绍的超声波发生器有两个压电晶片和一个共振板。
当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。
反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。
超声波发生器内部结构3.单片机——ATMEGA128是MEGA单片机中的高档产品，具有以下性能特点：1.高性能、低功耗的8位微处理器。
2．采用先进的精简指令系统RISC结构：3．片内集成了大容量的非易失性的程序和数据存储器以及工作寄存器：4．JTAG接口（与IEEE1149.1标准兼容）：5．外设性能：6．特殊的处理器特性：7．I/O和封装：8．工作电压：-2.7～5.5V ATMEGA128L。
-4.5～5.5V ATMEGA128。
9．速度等级：-0～8MHz ATMEGA128L。
-0～16MHz ATMEGA128。
4．测量电路(1).电源电路(2).液位信息采集电路——超声波发射、接收电路超声波发射电路超声波接收电路5．辅助电路(1).温度测量电路：在本系统中采用DS18B20温度传感器芯片检测环境温度。
(2).系统显示电路数码管显示电路(3).报警电路报警系统电路超声波液位传感器系统硬件结构第二章工作原理超声波的测距原理在超声波测距电路中，发射端得到输出一系列脉冲方波信号，脉冲宽度为发射超声波的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即被反射回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时，原理如图2.2所示。
超声波在空气中的传播速度为C，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离L，即：L=Ct／2 (2-5) 这就是所谓的时间渡越法。
测量误差满足公式（2-6）：式中：Lσ--距离误差Cσ--声速误差tσ--时间误差第三章参数的技算与选择实验结果：测量条件：实验室温度25℃。
测试方法：选定每组测10次，数据滤波后，取平均值作为测量值。
使用超声波液位传感器，实际距离和测量结果如表5.1所示。
第五章液位测量实验研究实验结论：实际距离和测量结果误差在7mm范围内，精度在±2%范围内，能够满足设计要求。
误差分析：1.电阻电容的热噪音，电路延迟引起的渡越时间检测误差。
2.由于超声波被测液面漫反射或被旁边其它物体的漫反射，因而所测距离不是真实距离引起的误差。
因此测量时要把握好超声波传感器与被测液面的角度关系，上述误差可进行软件修正。
第四章误差分析1..超声波测距误差分析(1).温度误差由于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变。
如果测量精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。
本文就采用此种方法提高测量精度。
声速与温度关系如表2.1所示：在空气中，常温下超声波的传播速度是340米／秒，但其传播速度C易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响，其中受温度的影响较大，如温度每升高1℃，声速增加约0.607米/秒。
因此在测距精度要求很高的情况下，应通过温度补偿的方法对传播速度加以校正。
已知现场环境温度T时，超声波传播速度C的计算可近似如公式(2-7)所示：(2).发射接收时间对测量精度的影响分析采用压电超声波传感器，脉冲发射由单片机控制，发射频率40KHz，忽略脉冲电路硬件产生的延时，可知由软件生成的起始时间对于一般要求的精度是可靠的。
对于接收到的回波，超声波在空气介质的传播过程中会有很大的衰减，其衰减遵循指数规律。
设测量设备基准面距被测物距离为h，则空气中传播的超声波波动方程为：式中：A0——超声波传感器初始振幅第二章超声波测距的基本原理α——衰减系数χ——超声波传播距离ω——角频率κ——波数式中：b——空气介质常数,2×10s/cm；f——超声波频率。
超声波的波长公式：由公式(2-9)可以算出，当f=40KHz时，1/a=31m；f=50KHz时，1/a=20m，它的物理意义是：在1/a长度上平面声波的振幅衰减为原来的a分之一。
(3).当地声速对测量精度的影响分析当地声速对超声波测距精度的影响远远要比收发时间的影响严重。
超声波在大气中传播的速度受介质气体的温度、密度及气体分子成分的影响，即：式中：γ——气体定压热容与定容热容的比值，对空气为1.40R——普通常量8.314kg/molT——气体温度M——气体分子量,空气为28.8 kg/mol由式(2-11)可知，在空气中，当地声速只决定于气体的温度，因此获得准的当地气温可以有效的提高超声波测距时的测量精度。
工程上常用的由气温估当地声速的公式如公式（2-7）所示。
公式（2-7）一般能为声速的换算提供较为准确的结果。
实际情况下，温每上升或者下降1℃,声速将增加或者减少0.607m/s，这个影响对于较高度的测量是相当严重的。
因此提高超声波测量精度的重中之重就是获得准确的地声速。
2..测量精度分析：超声波液位传感器的精度主要是由超声波液位传感器系统的分辨率决定的，它可表示为：式中：C--超声波的传播速度Fs--为测距系统的采样频率。
当采样频率工为lOkHz时，由公式(5-1)可知系统的分辨率为0.017m。
按一般的精度估计法，本超声波液位传感器的精度可达±O．05m。
若采样频率工提高十倍，则系统的精度也将提高十倍。
但是，超声波测距系统的精度还受到声速变化的影响。
空气中的声速与温度、湿度和压力有关，其中温度变化对声速的影响最为显著。
声速与温度的关系由公式（2-7）可知。
由式(2-7)可知，每10℃的温度变化会造成约l.8％的声速变化。
通常温度的测量精度很容易达到±0.5℃，故由温度测量环节引入的测量误差可以控制在±0.1％以内。
因此，仅依靠提高系统的采样频率，而忽视温度传感器的精度，是不可能改善超声波液位传感器的测量精度。
3系统盲区的计算系统采用8MHz的晶振。
因此本系统的时钟周期为：当前温度为室温25℃，根据公式（2-7），求得超声波的传播速度为：本系统每组发射16个脉冲波，需要时间：发送完16个脉冲后超声波传感器还有余震，为了从返回信号识别消除超声波传感器的发送信号，要检测返回信号必须在启动发射信号后1ms才可以检测，这样就可以抑制输出得干扰。
由此也产生了本系统在当前温度下的盲区，根据公式（2-5）求得盲区的距离为：第五章结构设计一．提高超声波测距精度的方案1.温度校正的方法提高测距精度由测量精度分析可知，如果能够知道当地温度，则可根据公式(2-7)求出当地声速，从而能够获得较高的测量精度。
而问题的关键在于获得温度数据的方法。
采用热敏电阻、热电耦、集成温度传感器都可以获得较为准确的温度值。
本文采用了集成温度传感器的方法获得准确的温度值。
2.标杆校正的方法提高测距精度在复杂环境下，如果难于获得环境温度，或者不便获得环境温度时，如果仍旧要求较高的测量精度，则可采用所谓标杆校正的方法实现超声波测距精度的校正。
标杆校正的示意图如图所示。
超声波测距装置首先测量距离为已知h的基平面（标杆）声波往返所用的时间，而后由测得的时间和距离h根据公式(2-5)求出当地声速。
通过这样的方法，也能够顺利的求出声速，省去了使用传感器测量温度所带来的麻烦。
因此，只用为测距设备设定“标定”和“测量”两种状态，即能够实现温度校正所能实现的高精度测距功能。
二．硬件抗干扰设计干扰在大多数情况下都不会造成单片机硬件的损坏，但是会对软件正常运行造成不良影响。
其主要特征是：指令码或数据码的个别位受到干扰而发生跳变，结果可能将数据码当成指令码，而把指令码当成数据码来执行。
这种盲目执行程序的结果，一方面会破坏RAM存储器中的数据，另一方面可能由于某些偶然的原因而进入死循环，使整个系统失控。
因此，需要从硬件方面采取相应的抗干扰措施，消除干扰源，抑制干扰通道，减弱电路对噪声干扰的敏感性。
从而提高单片机系统抗干扰的能力。
硬件抗干扰超声波液位传感器系统是一个集弱电、数电、模电为一体的复杂电路，为了使系统稳定、可靠的工作，主要从以下几方面考虑。
1.抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。
这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。
减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。
减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
抑制干扰源采用如下措施：(1)在总电源接入处接一个二极管和并联电容。
(2)电路板上每个IC要并接一个0.01uF～0.1uF高频电容，以减小IC对电源的影响。
注意高频电容的布线，连线应靠近电源端，并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。
(3)布线时避免90度折线，减少高频噪声发射，本文一般是45度折线。
2.切断干扰传播路径按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。
所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。
高频干扰噪声和有用信第三章超声波液位传感器系统的硬件设计号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。