單片機在超聲波測厚儀中的應用

單片機在超聲波測厚儀中的應用

1 超聲波測厚儀原理

       超聲波測厚儀原理如圖1所示．探頭在發射電路的激勵下發出超聲波，超聲波在探頭內傳播媒介表面產生的接收脈沖為 ，在被測物體表面和底面產生的接收脈沖分別為 ，和B。．利用和B 由接收電路產生一厚度方渡，該方渡所占的時間 與超聲波在被測物體中的傳播速率 之積就是厚體值．通常用數字電路來測量t，即由晶振產生計數脈沖，與厚度方渡相“與 ，剛產生由脈沖個數表示的厚度值．這樣就可用數字電路或微機去處理測量結果．

2 測厚儀應用單片機的工作原理 

       超聲波測厚儀是由單片機、發射電路、接收電路、探頭、分頻計敷器及晶撅組成，如圖2所示．開始測量時，單片機8031的7 作定時器用，作為整個測量系統的時標．只要7 定時時問一到，就產生一方渡信號去激發發射電路，使發射電路驅動探頭，產生一發射超聲波．該發射渡經過物體時，就產生了表面與底面反射渡 ，與且， 與鼠經探頭接收，轉化為電信號由接收電路處理．接收電路主要由前置放大器與一 觸發器組成， ，與B經過前置放大器后，放大幅值并毽掉干擾，驗電筆| 示波表| 電流表| 鉤表| 測試器| 電力計| 電力測量儀| 光度計| 電壓計| 電流計| 然后送給^觸發器的置“I 與清“0 端，在主時鐘的作用下，以觸發器根據 ，與且產生一厚度方渡．厚度方渡與晶振相與后，產生數字脈沖個數，并經過分頻計數人分頻后進給8031的計數器T。 由T 的計數值上晶振周期和超聲波速率，就得到了厚度值并顯示，從而完成了一次測厚過程．

       使用分頻計數器的原因是為了使晶振頻率與8031的計數率相適應．因為晶振通常選取10 MHz以便提高精度，而8031的計數率是很低的．當然，這樣做會帶來較大的誤差，但可以通過讀人分頻計數器余下的值來克服．

圍2超聲波測厚儀原理圖

       由單片機管理數據存貯器、程序存貯器、顯示器、鍵盤、 打印機等．選用8155作為顯示器、鍵盤接口，同時利用8155的256字節內存作數據存貯器和程序存貯器，程序存貯用EPROM 2764．

       軟件由三部分組成，*部分為監控管理，主要完成鍵盤管理、顯示器控{II等．輸人的參數有聲速、年月日以及查詢與執行命令；顯示的內容有：測量值、測量次數、zui大值、zui小值、平均值等．第二部分為測量部分，主要內容有：設 為定時器，71 為計數器，并發 的同步發射脈沖，響應外中斷INT1的測量結柬信號以及數據處理．第三部分為運算部分，由于采用的是32位浮點數運算，所以各種運算子程序，敷{II轉換子程序等都屬此類．測速儀| 轉速表| 壓力表|  露點儀| 亮度計| 溫度記錄儀| 溫濕度記錄儀| 光功率計| 粒子計數器| 粉塵計|

3 采取的一些措施
3．1 當次平均求結果

       由于干擾及其他外界因素，厚度方波的脈沖個數有隨機誤差．采用多次測量取平均值作為zui后結果，可濾掉隨機誤差．因為一次測量速度很快，故不會影響測量速度．

3 2 自動調零

       從圖1中可看到，發射脈沖與表面波s問有一延時，這是超聲渡在探頭中的延對．在棚量中，需去掉這一段時間，這叫調零．一般的作法是由一標準塊來測量，通過調節電位器使顯示的值與標準塊值相同即可，用單片機后就不用電位器調節了，只要找出差值，以后顯示減去差值，就實現了自動調零．

3．3 非線性技正

       因為超聲波測厚儀的物理特性，波在物體內傳播不會是非常準確的勻速．這樣甩時間速率得到的厚度就有誤差，這可以用標準試塊校正，將校正的結果編人軟件，就可自動校正非線性的誤差．

4 結束語

       把單片機應用于超聲波測厚儀中，減少了工作人員的勞動強度，避免了人為誤差，實現了自動記錄，提高了精度，并能與系統機串行通訊，可對材料作進一步的評價，而且體積功耗都不大，具有實用價值．

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