超聲波液位計(jì)液態(tài)介質(zhì)測量高精度的探討 二十三

3．5超聲波接收電路設(shè)計(jì)

3．5．1超聲波接收電路概述

本設(shè)計(jì)使用的超聲波是縱向振動(dòng)的彈性機(jī)械波，它是借助于傳播介質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)而傳播的，波動(dòng)方程的描述方法與電磁波的描述是類似的，這就要求在處理超聲波接收器接收的信號(hào)應(yīng)采取多級(jí)放大的方法。

3．5．2超聲波接收電路功能與組成

由單片機(jī)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)三極管和變壓器放大后，通過發(fā)射接收轉(zhuǎn)換電路驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器；每次發(fā)射1個(gè)脈沖，當(dāng)脈沖發(fā)射后，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；回波信號(hào)經(jīng)過發(fā)射接收轉(zhuǎn)換電路、前置放大電路、帶通濾波電路、自動(dòng)增益控制(AGC)電路、絕對(duì)值變換電路、檢波電路、過零檢測電路后輸入AT89S52單片機(jī)中，觸發(fā)單片機(jī)AT89S52外部中斷，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)并計(jì)算出渡越時(shí)間t；由于采用收發(fā)一體的超聲波傳感器，故采用了收發(fā)轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn)發(fā)送與接收的切換，考慮到量程較大，在最遠(yuǎn)處與最近處回波衰減相差很大，超聲波回波信號(hào)隨著被測距離的變化，其幅值變化也很大，必須經(jīng)過增益控制，以滿足整形電路的要求。實(shí)現(xiàn)增益隨時(shí)間呈指數(shù)變化的AGC電路有多種，本文設(shè)計(jì)了通過軟、硬件結(jié)合的A6C電路，它由可編程放大器AD620AN、數(shù)字電位器MAX5400結(jié)合單片機(jī)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)。

事先通過實(shí)驗(yàn)，在0～20米的距離內(nèi)，每隔2米測量一次，把較為理想的放大倍數(shù)換算成數(shù)字電位器的抽頭位置，并把這些位置參數(shù)列表并固化到E2PROM中。單片機(jī)以定時(shí)器中斷的方式來設(shè)置增益，到了一定時(shí)刻就由內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生一次中斷，中斷服務(wù)子程序通過查表方式獲得對(duì)應(yīng)的增益，然后通過SPI接口設(shè)置對(duì)應(yīng)增益。

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