超聲波液位計(jì)基于DSP的探討 三十三
7．1-2超聲波液位計(jì)的軟件設(shè)計(jì)
本課題根據(jù)超聲波測(cè)距的實(shí)際特點(diǎn)，考慮到超聲波換能器的激發(fā)頻率(也就是超聲波換能器壓電陶瓷的串聯(lián)諧振頻率)以及ADC轉(zhuǎn)換的采樣率大小，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)量以及運(yùn)算量太過(guò)龐大，根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理的卷積運(yùn)算可以轉(zhuǎn)換為FFT運(yùn)算的疊加，從而實(shí)現(xiàn)了勻速量的大幅度減小。根據(jù)超聲波回波以及超聲波回波包絡(luò)線之間均具有一定相關(guān)性的特點(diǎn)，采用分步相關(guān)的算法，進(jìn)一步減少了互相關(guān)算法的運(yùn)算量，在不減少測(cè)量精度的前提最大限度的實(shí)現(xiàn)超聲波液位計(jì)的實(shí)時(shí)性．此外，為了超聲波液位計(jì)的軟件部分實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)以及更好的可靠性，本課題還采用了TI提供的免費(fèi)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)DSP／BIOS，基于該操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件；
7．1．3超聲波液位計(jì)減少盲區(qū)的方案
根據(jù)目前超聲波液位計(jì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的盲區(qū)過(guò)大的問(wèn)題，對(duì)超聲波換能器的激發(fā)響應(yīng)進(jìn)行電器模型建模，尋找到了影響超聲波換能器衰減的電氣參數(shù)，同時(shí)結(jié)合軟件的方法實(shí)現(xiàn)超聲波液位計(jì)盲區(qū)的減小。
7．2展望
電子技術(shù)、嵌入式處理技術(shù)的迅猛發(fā)展為高性能超聲波液位計(jì)的研制提供了合理的契機(jī)。本課題設(shè)計(jì)超聲波液位計(jì)符合未來(lái)研制更加高性能超聲波液位計(jì)的努力方向，為實(shí)現(xiàn)更加高精確度的超聲波液位計(jì)提出了一種設(shè)計(jì)方案。通過(guò)計(jì)算機(jī)驗(yàn)證的方法，本課題中提出的各項(xiàng)方案性能良好，但是本課題還存在一些不足之處，需要改進(jìn)：
(1) 超聲波液位計(jì)硬件系統(tǒng)中的DSP部分目前工作的不是很穩(wěn)定，有待進(jìn)一步提高其硬件設(shè)計(jì)的水平；
(2) 由于要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的液位測(cè)量，本課題中選擇了變壓器來(lái)將激發(fā)電壓升高，然而，高脈沖電壓的存在會(huì)對(duì)超聲波信號(hào)處理電路以及DSP硬件電路部分部分產(chǎn)生非常嚴(yán)重的電磁干擾，目前實(shí)驗(yàn)中，將兩者在物理上分開(kāi)，連接線采用雙絞線實(shí)現(xiàn)，希望能夠找到抵抗高電磁干擾的方法。
(3) 超聲波液位計(jì)的盲區(qū)測(cè)量液位有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)確定更加精確的電路參數(shù)．此外，本課題設(shè)計(jì)的超聲波液位計(jì)現(xiàn)在還處于樣機(jī)階段，所以還需要更多的實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化工作。
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