[发明专利]一种基于伪码相关技术的超声波液位测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液位测量方法，特别涉及是一种基于伪码相关技术的超声波液位测量方法。

背景技术

常规超声波测量仪采用单脉冲计时法进行测量，具体原理为：超声波发射探头在驱动信号作用下向外发射一定频率的超声波，在发射同时刻计数器开始计时，超声波碰到液面后立即返回，接收探头接收到回波后计数器立即停止计时。计时器所记时间就是超声波往返的时间，由此可以计算待测液位。

上述测量方法依靠接收到的回波触发计时器停止计时，但回波信号中信噪比较差，使得计时器计时误差较大，从而影响测量精度，导致测量精度较低。

鉴于以上缺陷，实有必要提供一种可以克服上述缺陷的超声波液位测量方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于伪码相关技术的超声波液位测量方法，测量方法精度高。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于伪码相关技术的超声波液位测量仪的测量方法，包括以下步骤：

(1)单片机产生伪码信号，并将该伪码信号经超声波发射模块的I/O通道输出，该伪码信号作为调制信号加在调制电路的输入端，对调制电路产生的正弦波进行调制，再经功率放大电路进行功率放大后驱动超声波发生传感器，向外发射超声波信号；

(2)液位测量仪的超声波发射传感器向外发射的超声波信号遇液面后原路返回，并被液位测量仪的超声波接收传感器接收，超声波传感器接收到该超声波信号后，将该超声波信号传输到运算放大电路内进行信号放大，该放大的信号接着被解调电路进行解调以检出其中的伪码信号，被检出的伪码信号经超声波接收模块的I/O通道输入到单片机内，单片机接收到该伪码信号后将该接收到的伪码信号与单片机产生的伪码信号进行相关匹配运算以得到该液位测量仪与液面的距离。

所述单片机根据以下步骤进行相关匹配运算：

(1)单片机产生的伪码信号记为b，接收到的伪码信号记为m，其中，信息码m是序列b迟延若干位得到的，则，信息码m与序列b之间的相关系数根据以下公式计算得到：

Rbm(j)=1pΣi=1pbimi+j=A-Dp]]>

其中，R_bm(j)为信息码m与序列b之间的相关系数；

j为信息码m与序列b错位的个数；

i为信息码m中第i个元素；

p为信息码m的长度；

A为进行相关运算的两序列对应位码元相同的个数；

D为进行相关运算的两序列对应位码元不相同的个数；

(2)在步骤(1)得到的p个相关系数中，求取最大的相关系数，计最大值出现在第v次匹配运算对应的相关系数，则信息码m与序列b的延迟时间为：τ_k＝v*width，其中，τ_k为延迟时间，v为超声波信号传输的速度，width为信息码m的码元宽度，单位为秒；

(3)根据公式：D＝340*τ_k(米)，计算液位测量仪与液面的距离d，其中，D＝2d。

与现有技术相比，本发明基于伪码技术的超声波液位测量仪至少具有以下优点：(1)本发明将伪随机码及相关技术应用到超声波测量仪中，通过相关匹配运算确定超声波在介质中的传输时间，受噪声信号干扰较小，具有较高的测量精度；(2)本发明利用伪随机码对超声波信号进行频率键控调制(FSK)发射，提高了超声波有效测量范围；(3)本发明运用单片机对数据进行处理，易与其他系统或上位机进行通讯，实现超声波测量仪智能化。实验时，单片机产生伪随机码频率为6.25kHz，m序列码长度为255，平均测距精度为98％。