水箱液位测量系统方案设计报告

核工程检测技术项目研究

水箱液位测量系统方案设计报告

目录

第一章方案设计 (3)

第二章设计计算 (4)

第三章设备仪表选型 (6)

3.1单片机AT89C51 (6)

3.2超声波液位传感器 (6)

第四章安装要求 (7)

第五章工程预算 (7)

参考文献 (7)

第一章方案设计

根据设计要求，本系统主要由水位信号采集模块、A/D转换模块、显示模块等模块构成，其系统方案框图如下图：

图片1 系统框图

（1）信号采集，采集液位数据。

（2）A/D转换模块，将采集的水位信号传输给A/D转化器，经转换后传输给单片机。

（3）单片机模块，使用51单片机，作为电路控制的核心。

（4）显示模块，用数码管显示液位高度。

传感器选择超声波水位传感器，超声波水位传感器是利用空气声学回声测距原理来进行水位变化的量的水位测量仪器。由收发共用换能器发射一声脉冲，经声管传声遇水界面产生反射，回波经由同一换能器接收。测得声波在空气中的传播时间及现场声速，算出换能器发射至水面的距离，依据换能器安装基准面及水位零点得到水位值。

第二章设计计算

水位测量原理如图所示，

图片 2 水箱液位测量示意图

由收发共用声学探头发射一声脉冲，经声管传声L声程遇水界面产生反射，反射波又经L声程由同一声学探头接收，只要测得声波（由发射至接收到回波）在空气中的传播时间t及现场声速c，就可测算出声学探头发射至水面的距离，即：

L（1）

2/

ct

在此设计上采用自校准技术对声速进行补偿，即在连接声学探头的第一节声管的已知距离

L处开有一校准用的小圆孔。声学探头发射的声脉冲首先遇小孔