超声波水位传感器设计论文(18)

必须为高压电容，使得系统成本增加，所以未采用方案二。方案三中，通过单

片机产生40KH的脉冲信号，再通过74LS04驱动，将40KH的脉冲信号发射出去，

由于是软件控制，准确度比较高。经过比较我们发现，在发射电路中方案一的

设计是比较经济实惠而且比较方便，但方案三中的软件程序使发射超声波时间

比较容易控制，而且超声波的频率准确度比较高，本设计要求测量精度在5cm

以内，所以我们选择方案三来产生超声波。

在接收电路中我们发现，在方案一中我们通过LM324三级放大，再通过

LM567检波电路，此电路调试比较复杂，在做三级放大时，放大倍数不容易控

制，在输出波形上会发生小幅度的偏移。方案二中，由于此电路中用到的元器

件较多，而且需要反复调试放大器的增益倍数以达到最佳放大效果，电路调试

工作比较复杂且工作量比较大，所以未采用此电路。在方案三中我们通过采用

CX20106可以将信号进行放大和整形处理，在CX20106的5脚和7脚串联一个

200K的电阻可以将频率稳定在40KH。因此在本次设计中，我们选用的是方案三，

以提高测量结果的准确度，并且在整个系统中我们都会采用单片机做计算和显

示。

超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来

计算出传播距离。实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发

射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来

后接收的反射波方式，适用于测距仪。此次设计采用反射波方式[19]。

测距仪的分辨率取决于对超声波传感器的选择。超声波传感器是一种采用

压电效应的传感器，常用的材料是压电陶瓷。由于超声波在空气中传播时会有

相当的衰减，衰减的程度与频率的高低成正比；而频率高分辨率也高，故短距

离测量时应选择频率高的传感器，而长距离的测量时应用低频率的传感器，在

本设计中我们采用40KHZ的传感器。