具有语音播报功能的超声波液位测量系统设计

　　由公式(3)算出的并不是实际的换能器与液面间的距离，换能器和液面的实际距离应为：

　　(4)式中x为两换能器之间的距离，实际工程中x一般为3-5㎝。

　　在不同的工业现场存在温度的差异，温度对超声波传播速度影响甚大，因此需对系统进行温度补偿调整，式中T为现场温度。

　　根据下式可计算出需测量的液位高度

　　在具体工程设计中，须考虑盲区对系统测量范围的影响。在双探头换能器工作方式下，发射电压不直接施加发射探头，因此，从理论上来说无盲区存在。但是接收电路会受到发射电路影响，且发射探头所发出的超声波可能有部分直接绕射到接收探头，在实际工程中依旧存在盲区。改善的措施有：减少发射波串的长度，提高发射波频率，减小波长，采用喇叭口形的聚波器。

　　测距仪的测量盲区与发射脉冲宽度和信号的发射能量有关。随着脉冲宽度变窄，盲区跟着减小，同时也减小了发射能量;相反，脉冲宽度增加，测量精度会降低，同时盲区将增大。本设计综合信号发射能量与测量盲区两方面因素，选用8个40kHz脉冲方波发射的脉冲宽度。这时，测量盲区和信号发射能量都比较适中，系统达到最优。

　　本系统中发射周期为30ms，发射10μs的TTL触发信号，然后由模块内部发送8个脉冲后，停止发射，等待回波。若在30ms内收到回波，则引起中断，进入中断程序;若30ms内没有收到回波，则重新发送。时序图为图3。这样可避免测量盲区，以及回波过早到达引起的干扰。

　　2 硬件实现及单元电路设计

　　2.1 超声波液位测量系统硬件框图

　　超声波液位测量系统硬件系统划分为：电源电路、单片机控制电路、超声波发射电路、接收电路、数码管显示电路、按键电路、语音实时播报模块和无线收发模块。