文档介绍：《单片机原理及应用》
课程设计报告书
课题名称
超声波液位检测仪
姓名
学号
专业
指导教师
机电与控制工程学院
年月日
任务书
一、课题名称
超声波液位检测仪的设计与制作
二、设计内容及要求
1、以单片机为核心,设计一个液位检测系统
2、测量数据由液晶显示
3、系统要有一定的可靠性和一定的测量精度
目录
1、绪论…………………………………………………………………1
2、方案论证……………………………………………………………2
3、方案说明……………………………………………………………4
4、硬件方案设计………………………………………………………8
5、软件方案设计………………………………………………………12
6、调试…………………………………………………………………22
7、技术小结……………………………………………………………23
8、参考文献……………………………………………………………24
绪论
随着各行业的快速发展,液位测量已应用到越来越多的领域,不仅用于各种容器、管道内液体液位的测量,还用于水渠、水库、江河、湖海水位的测量。这些领域使用传统的液位测量手段已经无法满足对其精确性的要求,所以超声波液位测量这种新的测量方向已经成为一种新的手段被广泛的应用。
在目前市场上,按测量液位的感应元件与被测液体是否接触,液位仪表可以分为接触型和非接触型两大类。接触型液位测量主要有:人工检尺法、浮子测量装置、伺服式液位计、电容式液位计以及磁致伸缩液位计等。它们的共同点是测量的感应元件与被测液体接触,即都存在着与被测液体相接触的测量部件且多数带有可动部件。因此存在一定的磨损且容易被液体沾污或粘住,尤其是杆式结构装置,还需有较大的安装空间,不方便安装和检修。
非接触型液位测量主要有微波雷达液位计、射线液位计以及激光液位计等。顾名思义,这类测量仪表的共同特点是测量的感应元件与被测液体不接触。因此测量部件不受被测介质影响,也不影响被测介质,因而其适用范围较为广泛,可用于接触型测量仪表不能满足的特殊场合,如粘度高、腐蚀性强、污染性强、易结晶的介质。
超声波液位测量计就属于非接触型液位测量的一种,所以它也有不受被测介质影响,不影响被测介质,能适应粘度高、腐蚀性强、污染性强、易结晶、高温、高压、低温、低压、有辐射性、毒性、易挥发易爆等特殊介质的测量的特点,能适应的范围比其它的测量手段更广泛。
本次课程设计,将对超声波液位检测系统进行介绍。
2、方案论证
液位计量仪表早期大多采用机械原理,但近年来随着电子技术的应用,逐步向机电一体化发展,并且发展了许多新的测量原理。在传统原理中也渗透了电子技术及微机技术,结构有了很大的改善、功能有了很大的提高。尤其是近二十年来,随着微处理器的引入,测量仪表更是发生了革命性的变化。液位计的量程从几米到几十米,测量精度亦大大提高。根据液位测量所涉及的液体存储容器、被测介质以及工艺过程的不同,液位计类型的选用也不同。在进行液位测量前,必须充分了解液位测量的工艺特点,以此作为液位计设计过程中的参考因素。
因此,可根据系统的工作原理的不同,设计出三种不同的液位检测方法。
方法一:
根据连通器原理,可以直接用与被测容器连通的玻璃管或玻璃板来显示容器中的液位高度,他是最原始但仍应用较多的一种液位测量仪表,另外,利用侵入式刻度钢皮尺直接测量液面高度的人工检尺法也是应用较广泛的液位计量方法,尤其是在大型油罐储油量中,也可把它用作现场检验其他测量仪表的参考手段。其精度一般为
2mm的人为误差。
方法二:
根据悬浮物测量液位。利用浮子的比重比所测液体的比重稍小的特点,使浮子漂在液面上并随液面的升高或下降来反应液位,他也是一种应用最早并且应用范围很广的液位测量仪表;将浮子用一条多孔钢带连接至一个恒转矩装置或平衡锤上,由浮子的重量带动多于L钢带通过齿轮装置推动机械计算器作现场显示,还可连接电动变送器作现场显示,还可连接电动变送器,获得远距离显示。
方法三:
利用超声波对容器液位进行检测。超声波液位仪是非接触测量中发展最快的一种。该技术基于超声波在空气中的传播速度及遇到被测物体表面产生反射的原理。可实现非接触测量、测量范围宽、并且测量不受介质密度、介电常数、导电性等的影响。
对比以上三种方法,方法一,虽然具有测量简单、直观、成本低的优点,但测量量程有限,并且不适于恶劣环境的测量,特别是在对粘稠性较高的液体进行液位检测时,就很容易出现问题。粘性液体黏在管壁内侧,容易引起读数错误;方法二,由于滑轮机械装置的摩擦力和冒带重量,测量误差较大,且当使用时间较长时,由于滑轮机械的磨损,致使测量误差越来越大;方法三,可实现非接触测量,测量范围宽,且不受测量液体的影