超聲波液位計研發的探討  十七

當比較器的7 腳沒有脈沖輸出，即電路處于靜態時，IRF540 場效應管的柵極G 始終為低電平，場效應管和變壓器T1 不工作。當單片機不發射脈沖串時，大容量電解電容C18 被+10V 電源經電阻R26 緩慢充電，其上電壓可以達到+10V。此時變壓器T1 工作時的瞬態大電流由+10V 電源和C18 同時提供。由于C18 容量很大，所以變壓器T1 的電流主要由它供給，結果是+10V 電源和C18 上的電壓波動都小于0.3V，這樣就無形中提高了+10V 電源帶負載的能力，減少了電源電壓的波動。C19 為諧振電容，與變壓器T1 初級線圈的電感產生并聯諧振，將諧振頻率控制在有用信號的頻率上，同時可以衰減干擾信號。變壓器初級線圈波形圖見圖2.6。變壓器T1 的變比為1：20，線圈初級電壓基本穩定在40Vpp，經過變壓器升壓，探頭J2 得到約800 Vpp 的激勵脈沖電壓而向外發射超聲波。

Q6 和Q7 是保護二極管，選用的是貼片封裝的雙二極管BAT54S，其上0.7V 左右的導通壓降防止探頭接收的回波信號被T1 次級線圈短路，但它們幾乎不會影響800Vpp 的探頭驅動電壓。

此外，超聲波換能器必須用屏蔽線與電路連接，這樣不但可避免寄生振蕩，而且可以大幅減小電噪聲干擾。總之，上述超聲波發射電路原理簡單，元件的參數幾乎不用調整；電子元器件都比較常見，并且價格便宜，有效降低了電路的開發成本。

§2-4 接收電路設計

接收電路設計是本課題的設計重點，也是本課題的難點所在。

聲波在傳播過程中 ,其能量會隨傳輸距離的增大而呈指數規律衰減，從遠距離障礙物反射的回波信號一般比較弱 ,經超聲換能器變換為電信號后一般為 mV 級 ,所以接收電路單元的作用是將微弱的超聲回波信號轉換成電信號，并將其放大到一定幅值，同時抑制噪聲和干擾，以利后續單元做進一步處理，從而確定穩定的接收時刻，實現精確測距功能。

超聲波液位計