NACL溶液超声波浓度检测仪的开发2.docx
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NACL溶液超声波浓度检测仪的开发2
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本科毕业论文
题目
NACL溶液超声波浓度检测仪的开发
姓名
李伟克
学号
2008307203037
专业
机械设计制造及其自动化
指导教师
王树才
职称
教授
中国·武汉
2012年6月
分类号密级
华中农业大学本科毕业论文
NaCL溶液超声波浓度检测仪的开发
AnewresearchofultrasonicconcentrationdetectorforNaCLsolution
学生姓名:
李伟克
学生学号:
2008307203037
学生专业:
机械设计制造及其自动化
指导教师:
王树才教授
华中农业大学工学院
二○一二年六月
摘要用盐水浸渍法腌制咸蛋时,盐水的浓度和咸蛋的品质有很大关系,因此控制好腌制液中NaCL的浓度是非常重要的。
本论文以加快咸蛋加工速率为出发点,对盐水浸渍法腌制咸蛋过程中的NaCL溶液浓度检测问题进行研究分析。
传统的检测方法周期长、成本高,这大大的限制了提高咸蛋腌制的速度。
超声波检测技术可以应用于液体浓度检测,因此本文利用超声波声速法来代替传统的滴定法来检测NaCL浓度,首先通过实验得出超声波传播速度与NaCL浓度的关系,并考虑温度的影响,然后通过数据处理得出三者的函数关系,利用单片机对整个检测系统进行控制,这样就能方便的检测出NaCL的浓度。
关键词:
浓度检测超声波声速法单片机
AbstractTheconcentrationofsaltwaterhasthecloserelationswiththesalty’squality,duringusethesaltwaterimmersionmethodtomakesalty,soitisimportanttocontroltheconcentrationofsaltwater.Inthispaper,inordertopromotethesaltprocessofthesalty,westudytheproblemofNaCLconcentrationmeasurement.Thetraditionalmeasurementhasalongcycle,highcost;soitisverytoughtoimprovethevelocityofsaltingegg.Ultrasonicinspectiontechniquecanbeusedintheliquidconcentrationmeasurement,sointhispaperweusetheultrasonicsoundmethodreplacethetraditionaltitrationmethodtodetecttheNaCLconcentration,firstwegetthefunctionofultrasonicvelocityandNaCLconcentrationbyexperiment,consideringtheeffectoftemperature,thengetafunctionofthisthreevariablesbydataprocessing,thewholedetectionsystemiscontrolledbyMCU,sowecaneasilydetecttheNaCLconcentration.
Keyword:
concentrationmeasurementultrasonicvelocitymethodMCU
目录
第一章绪论┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1
1.1蛋的营养┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1
1.2咸蛋的营养价值┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1
1.3我国咸蛋加工的现状┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉2
1.4课题意义┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉2
第二章NaCL溶液超声波浓度检测仪的理论基础┉┉┉┉┉┉┉┉┉3
2.1超声波技术┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉3
2.1.1超声波检测技术的介绍┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉3
2.1.2超声波检测技术的原理┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉3
2.2超声波检测技术的测量方法┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉4
2.3超声波换能器┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉4
2.3.1超声波换能器的分类┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉4
2.3.2超声波压电换能器的工作原理┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉4
2.3.3超声波压电换能器的结构及各部分作用┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5
2.4单片机技术┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉6
第三章Nacl溶液超声波浓度检测仪的硬件设计┉┉┉┉┉┉┉┉┉6
3.1超声波发射电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉6
3.1.1超声波发射电路的工作原理┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉6
3.1.2超声波发射电路的组成┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉7
3.2超声波接收电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉9
3.2.1阻抗匹配电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉9
3.2.2放大及滤波电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉10
3.2.3电平转换电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉10
3.3单片机选择及最小系统┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉12
3.3.1单片机的选择┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉12
3.3.2单片机最小系统┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉13
3.4电源转换电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉13
3.5温度采集电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉14
3.6显示模块┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉15
第四章NaCL溶液超声波浓度检测仪的软件设计┉┉┉┉┉┉┉┉┉15
4.1脉冲发射程序┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉15
4.2显示子程序┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉16
4.3温度采集子程序┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉18
4.4计时中断主程序┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉20
第五章总结┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉23
致谢┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉24
参考文献┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉25
附录┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉26
第一章绪论
1.1蛋的营养
鸡蛋是一种营养全面,营养素配比平衡的食品。
蛋中含有丰富的蛋白质,生物价为94%,营养学家称之为标准白质[1]。
生物价是指某种食物蛋白质食入后在人体内被吸收的氮与吸收后在体内储留和利用的氮的数量比值。
全蛋的生物价为94%,牛奶为85%,牛肉为76%,大米为77%,大豆为64%,面粉为52%。
禽蛋可以提供均衡的蛋白质、脂类、糖类、矿物质和维生素。
蛋内脂肪含量11%~16%,并含有丰富的磷脂类和固醇等特别重要的营养素。
另外,蛋黄中富含铁、磷,镁等矿物质,易被人体吸收利用,可以作为婴幼儿及贫血患者补充铁的良好食品。
禽蛋的营养十分丰富,所以不单是人类重要的食品,而且是生物、化工、轻工等行业的重要原料,尤其在食品工业中具有多种用途,能改善食品风味,提高食品的营养价值。
1.2咸蛋的营养价值
咸蛋是指以鸭蛋为主要原料经腌制而成的再制蛋,中国咸鸭蛋生产历史悠久,600多年前中国就有咸蛋这种食品了。
咸蛋又称腌蛋、盐蛋、味蛋,是一种风味特殊、食用方便的再制品。
品质优良的咸蛋具有“鲜、细、嫩、松、沙、油”六大特点,煮熟后蛋白质地细嫩,蛋黄细沙,呈朱红色起油,味道鲜美,用双黄蛋加工的咸蛋,色彩更美,风味别具一格。
咸蛋的化学成分随着原料蛋的变化而变化,同时也受配料标准、加工方法和储存条件的影响。
咸蛋与鲜蛋的化学成分对比列于表1-1、1-2、1-3
表1-1咸蛋和鸭蛋的化学成分(每100g)
项目可食部分/%能量/KJ水分/g蛋白质/g脂肪/g碳水化合物/g灰分/g
咸蛋8879561.312.712.76.37.0
鸭蛋8775370.312.613.03.11.0
表1-2咸蛋和鸭蛋的维生素含量(每100g)
项目可食部分/%VA/ugVB1/mgVB2/g尼克酸/mgVE/g
咸蛋881340.160.30.16.25
鸭蛋872610.170.170.24.98
表1-3咸蛋和鸭蛋矿物质和微量元素含量(每100g)
项目可食部分/%钾/mg钠/mg钙/mg镁/mg铁/mg锰/mg锌/mg铜/mg磷/mg硒/mg
咸蛋881842706.1118303.60.101.740.1423124.04
鸭蛋87135106.162132.90.041.670.1122615.68
注:
表1-1、1-2、1-3资料来源于《食物成分表》(人民卫生出版社,1991)
由于食盐的渗透作用,咸蛋的含水量降低;碳水化合物、矿物质和微量元素有所增加,能量也有所上升;维生素E含量有所提高,其余维生素略有损失;蛋白质和脂肪没有多大变化[2]。
1.3我国咸蛋加工的现状
传统的咸蛋加工方法主要有草灰法,盐泥涂布法,包泥法,盐水浸渍法.
(1)草灰法草灰法又分提浆裹灰法和灰料包蛋法。
将稻草灰和食盐先在容器内混合,再适量加水并充分进行搅拌混合均匀,使灰料成为干湿度适中的团块,然后将灰料直接包裹于蛋的表面,再置于缸中密封贮存。
(2)盐泥涂布法先将食盐放在容器内,加冷开水溶解,再加入经晒干、粉碎的黄土细粉,用木棒搅拌使其成为浆糊状。
然后将挑好的原料蛋放入泥浆中,使蛋壳沾满盐泥,再将蛋取出滚上一层干草灰入缸成熟。
(3)包泥法将黄土捣碎与食盐混在一起,然后加水混合,使成为不稀不浓的糊状,便可以包蛋。
(4)盐水浸渍法用食盐水直接浸泡腌制咸蛋。
近年来中国鸭蛋产量在350-400万吨,估计一般以上用于加工咸蛋,再加上用鸡蛋加工的咸蛋,中国年生产咸蛋在200万吨以上,可见咸蛋在中国的蛋制品中占有重要地位。
但是传统的咸蛋加工方法生产周期均较长,对资金周转、场地利用均不利、为了缩短生产周期,许多学者对传统加工方法进行改进,出现了多种新型腌制方法。
李根样采用压力腌蛋法,即把蛋放入压力容器中,加入饱和食盐水,然后对容器进行加压,经24-48小时即可腌制完毕;而黄如瑾则采用3%-13%的盐酸腐蚀蛋的外壳,使蛋成为软蛋后,再加盐水腌制,以加速咸蛋加工进程;黄浩军将盐与调味料一2:
3配成卤汁,再将卤汁灌入注射器,直接注入蛋内以缩短加工周期;周承显发明了咸蛋纸制作咸蛋的方法,保证了蛋的清洁卫生和食用方便;陈雄德发明了真空无泥咸蛋制作方法;另外有人为了增加咸蛋的风味和营养,发明了五香熟鸡蛋[3]。
1.4课题意义
用盐水浸渍法腌制咸蛋,盐水浓度与腌蛋的品质颇有关系,如用10%的盐水,所用的蛋平均质量为81.7g,腌制后,每蛋含盐量为1.245g,全蛋含盐量为1.5%,除壳后含盐量为1.7%;用20%的盐水腌蛋,所用的蛋平均重80.7g,每蛋含盐量为4.075g,全蛋含盐量为5.0%,除壳后含盐量为5.6%;用30%的盐水腌蛋,所用的蛋平均重81.2g,每蛋含盐量为5.136g,全蛋含盐量为6.3%,除壳后含盐量为7.8%.试验结果,用20%的盐水来腌制咸蛋最适宜,10%的盐水腌的蛋味较淡[4]。
在咸蛋腌制过程中,腌制液中的NACL会随着腌制时间的加长而不断渗透到禽蛋中,因此为了控制腌制过程中NACL的浓度,每个大型企业都会有配有专门的人员实时检测腌制液中NACL的浓度,及时添加适量的NACL溶液,以保证其浓度的稳定。
但是实际中的浓度检测多采用直接的化学滴定方法,检测过程也很麻烦且用时较长,这也因此增加了咸蛋的加工周期和生产成本。
这一课题的提出是从间接检测出发,通过测量溶液的某些参数,然后通过这些参数和浓度的关系来推算溶液的浓度值,最终找到一种快捷简单的方法来检测腌制液中NACL的浓度,从而降低生产周期和成本。
第二章NaCL溶液超声波浓度检测仪的理论基础2.1超声波技术
2.1.1超声波检测技术的介绍
超声波是一种在弹性介质中的机械振荡。
其振荡形式有两种:
横向振荡(横波)和纵向振荡(纵波)。
其中,纵向振荡被广泛应用于工业中。
超声波频率高于20KHZ,可在固体、液体及气体中传播,具有波长短、频率高、定向性好、能量集中、不易受光线、电磁、被测对象颜色等影响,并对恶劣环境有一定适应能力的特点。
此外,超声波有反射和折射现象,并且在传播过程中有衰减。
目前,超声波被逐步应用于探伤、测距、测厚、液位测量、流量测量、机械手控制、车辆自动导航等检测领域。
可以说,超声波检测技术是工业无损检测技术中应用和研究最为活跃的技术之一。
2.1.2超声波检测技术的原理
超声波测量的基本原理是:
利用介质的声学特征(如声速、衰减系数、声阻抗等)与某些待测的工业非声学量(如强度、弹性、硬度、密度、温度、粘度、浓度、流量、流速和厚度等)之间存在的函数关系或相关性,探索这些关系的规律,以便于通过测量这些声学量来测定那些工业非声学量。
下面就超声波在介质中的传播特性作简单介绍。
(1)声速
超声波在介质中的传输速度称为介质的声速,用c表示。
它是一秒钟超声波等相位面通过的距离,与介质的密度和弹性性质有关。
声速是随着介质及其状态(如温度)的不同而不同。
例如在常温下,空气中的声速约为334m/s,在水中的声速约为1440m/s,而在钢铁中约为5000m/s。
除水以外,大部分液体的声速随温度的升高而增加。
此外,流体中的声速还会随着压力的增加而增加。
声速与介质的许多特性有关,有的关系非常直接,可用精确理论公式表示出来:
有的关系比较间接而复杂,但在特定的条件下,也可建立一些经验公式例如介质的成分、混合物的比例、溶液的浓度、某些液体的比重等,通过与声速建立一定的函数关系,进而来测定这些特性参数[5]。
(2)声衰减
超声波的衰减指的是超声波在通过材料传播时,声压或声能随距离的增大逐渐减小的现象。
引起衰减的原因主要有三个方面:
一是声束的扩散;二是材料中的晶粒或其他微小的颗粒对声波的散射;三是介质的吸收。
扩散衰减是由于声束扩散引起的衰减。
在一些特定波形的声场,随着传播距离的增大,声束截面不断扩大,这种现象称为声束扩散。
由于声束截面的增大,使单位面积上的声能或声压随传播距离的增大逐渐减弱,这就是扩散衰减。
散射衰减是超声波在传播过程中,由于材料的不均匀性造成多处声阻抗不同的微小界面引起声的散射,从而造成声压或声能的减弱。
这种不均匀性可能是多晶材料的晶界、不同相成分的界面、外来杂质等。
被散射的超声波在介质中沿着复杂的路径传下去,一部分可能最终变为热能,另一部分也可能最终传播到探头,形成回波。
吸收衰减的发生,一方面是超声波在介质中传播时,由于介质的粘滞性造成质点之
间的内摩擦,从而使一部分声能转变为热能;另一方面是由于介质的热传导,介质的稠密部分和稀疏部分之间进行热交换,从而导致声能的损耗。
(3)声阻抗
声波从一种介质传播到另一种介质,在两种介质的分界面上一部分超声波被反射,另一部分透射过界面,在另一种介质内部继续传播。
这两种情况称之为声波的反射和折射。
超声波在两种介质的界面上反射能量和透射能量的变化,均取决于这两种传声介质
的声阻抗之比
2.2超声波检测技术的测量方法
超声波检测技术按照原理进行分类,可分为:
脉冲反射法、穿透法及共振法三种用
(1)脉冲反射法
在脉冲源的激励下,超声波探头发出间断的超声脉冲进入到介质。
当超声波在介质中遇到不连续处时,声能则会在阻抗不连续处发生反射。
反射回来的声能由同一个探头或者另外一个探头进行接收,并把它变成电信号显示出来。
这种方法称为脉冲反射法。
(2)穿透法
穿透法通常采用双探头,分别放置在待测物的两侧。
一个探头将脉冲波发射到待测物中,另一个探头接收穿透待测物后的脉冲信号,依据脉冲波穿透待测物后能量的变化来对待测物进行测量。
(3)共振法
共振法是指把频率连续改变的超声波射入待测物,根据待测物材料的共振状况测量其厚度或者检查待测物材料有无缺陷的方法。
2.3超声波换能器
2.3.1超声波换能器的分类
超声波换能器是在超声频率范围内将交变的电信号转换成声信号或者将外界声场中的声信号转换为电信号的能量转换器件。
超声波换能器的种类很多,按照实现超声波换能器机电转换的物理效应的不同可将换能器分为电动式、电磁式、磁致式、电致伸缩是式和压电式。
2.3.2超声波压电换能器的工作原理
压电型超声波换能器的核心是压电晶片,其主要是借助于压电晶片的压电效应进行工作。
一方面,当给压电晶片的两端施加电压时,压电晶片发生形变。
其发生形变及要回到平衡位置时,会以其自身固有的频率做一衰减的机械振动,于是压电晶片的机械振动在周围的介质中传播便产生了一个衰减的超声波脉冲信号。
此效应为逆效应,用于超声波的发射。
另一方面,压电晶片在发生机械形变时,也会在其两端感应出电压。
压电晶片在其恢复形变回到平衡位置的衰减振荡过程中,会在其两端产生一个衰减的与压电晶片振动频率相同的交变信号。
此效应为正效应,应用于超声波的接收[6]。
2.3.3超声波压电换能器的结构及各部分作用
超声波压电换能器的结构如图1所示,压电换能器由压电晶片、保护膜、阻尼块、电缆线等部分组成。
斜探头通常还有一块使晶片与入射面成一定角度的斜楔。
压电换能器各部分的作用如下[7]:
(1)压电晶片
压电晶片是以压电效应发射并接受超声波的元件,是探头中最主要的元件。
晶片的性能决定着探头的性能。
晶片的尺寸和谐振频率,决定着发射声场的强度、距离幅度特性与指向性。
晶片制作质量的好坏,关系到探头的声场对称性、分辨力、信噪比等特性。
晶片可制成圆形、方形或矩形。
其中压电晶片材料多为锆钛酸钳(PZT)。
尽管它具有机械品质因数大、不容易获得窄发射脉冲、容易产生横向的其它振动、材料特性差异大等缺点,但它价格便宜,容易制成尺寸较大的、各种形状的晶片,在频率为10MHz以下的探头中,应用非常广泛。
(2)保护膜
由于压电晶片很脆,因此很容易受到损坏。
为此,常在晶片前面沾附一层薄的保护膜,以保护晶片和电极层不被磨损或碰坏。
(3)阻尼块
阻尼块是又环氧树脂和钨粉等按一定比例配成的阻尼材料,沾附在晶片后面。
阻尼块的作用一是对压电晶片的振动起阻尼作用;二是吸收晶片向其背面发射的超声波;三是对晶片起支承作用。
(4)电缆线
电缆线可消除外来电波对探头激励脉冲及回波脉冲的影响,并防止高频脉冲以电波的形式向外辐射
(5)斜楔
斜楔是斜探头中为了使超声波倾斜入射到检测面而安装在晶片前面的楔块。
斜楔使探头的晶片和式样表面形成一个严格的夹角,以保证晶片发射的超声波按照设定的入射角倾斜入射到斜楔与试件的界面,从而能够在界面处产生所需要的波形转换,在试件内形成特定波形和角度的声束。
有了斜楔,晶片就不直接与试件接触,所以,有斜楔的探头就不再需要保护膜。
图1压电换能器
Figure1Piezoelectrictransducers
2.4单片机技术
单片机是一种集成在硅片上的电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
51系列单片机是单片机领域中的一类,也是影响最为深远的。
51系列单片机以其强大的可重复编程能力和高的性价比等优点而得到广泛的应用,在家电产品、机器人、仪器仪表、通信设备中主要用于功能控制,是现代电子系统实现智能化的工具。
第三章NaCL溶液超声波浓度检测仪的硬件设计
为了获得超声波在Nacl溶液中的传播速度,需要测出两个参数,一个是超声波从发射换能器器到接收换能器器的传播时间t,另一个是Nacl溶液的温度T。
为了完成者两个参数的获取,硬件电路应具有以下模块:
如系统电路图(见附录)所示,系统的工作原理为:
温度传感器,LCD显示器初始化→单片机发射触发脉冲同时开始计时→超声波发射电路→发射换能器发射超射超声波→超声波经过NaCL溶液被接收换能器接收→超声波接收电路→单片机计时停止。
3.1超声波发射电路
超声波发射电路是检测仪的重要组成部分,它的作用是接收单片机产生的电脉冲信号并对其进行放大。
另外还需要对信号进行电压放大,以提高超声波的发送能力,为此采用直流高压电源做为超声波换能器的驱动电压。
对于单片机来说,高的驱动电压会影响单片机的正常工作,所以在单片机和换能器之间还要考虑隔离,这里采用了光电耦合来对换能器的驱动电路和单片机进行隔离,保证单片机的正常工作。
3.1.1超声波发射电路的工作原理
发射电路采用非谐振式发射方式,探头只有在其固有频率时才能正常工作但是探头的固有频率会随着环境温度、压力的变化而发生一些变化,因此采用非谐振式发射方式不用人为调整电路的谐振频率等于探头的固有频率,避开了环境变化电路
不适应问题的存在。
发射电路图如图2所示,发射电路的触发脉冲信号由单片机STC12C5052AD的P1.1口产生。
整个电路的工作原理为:
当单片机STC12C5052AD的P1.1口输出低电平时,功率开关场效应管IRF540截止,+24V的电压用来驱动超声波换能器。
当P1.1口输出高电平时,光耦6N137输出端也为高电平。
此高电平信号经场效应管驱动芯片IR2110后将功率开关场效应管IRF840快速导通接通地电位,激励超声波探头向外发射超声波。
在超声波换能器上并联一个电阻R4,一方面是为了加速消除超声波换能器的余振,另一方面是为了减小发射的声脉冲宽度,提高分辨率[8]。
2超声波发射电路图
Figure2Ultrasoundlaunchcircuit
3.1.2超声波发射电路的组成
超声波发射电路主要由光电隔离电路、场效应管驱动电路组成。
现就这两部分电路进行说明。
(1)光电隔离电路
超声波发射电路所需的触发脉冲控制信号是由供电电压仅为5V的单片机STC12C5A60S2的P1.1口提供的,而场效应晶体管的漏极电压在+24V。
不把单片机和超声波换能器驱动电路进行隔离,单片机会受到驱动电路的电磁干扰,造成单片机产生的脉冲控制信号在一定程度上的失真。
因此,为了减小单片机受到驱动电路的电磁干扰,获得比较好的脉冲控制信号,需要在超声波换能器驱动电路和单片机之间加入由光电耦合器组成的光电耦合电路,以把驱动电路和单片机进行隔离。
图中发射电路采用的高速光电耦合器为6N137,6N137为一款隔
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