液位超聲波測距

液位超聲波測距液位超聲波測距第1頁一、設計思想

在針對學校設計型試驗教學綱領(lǐng)要求和智能科學與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)計劃，結(jié)合專業(yè)課程設計《智能系統(tǒng)與工程》教學任務，老師精心設計“基于超聲波液位測距儀設計”，教學過程中重視引導和培養(yǎng)學生參加設計動手能力，同時加強對每個學生試驗過程監(jiān)管力度，在考評方式上勉勵學生深入鉆研創(chuàng)新。液位超聲波測距第2頁超聲波液位計工作原理

液位超聲波測距第3頁二、本設計型方案產(chǎn)生流程針對智能科學與技術(shù)專業(yè)對前沿技術(shù)基礎要求，結(jié)合課程培養(yǎng)計劃老師提前開課兩年，主動調(diào)研學習，找出能借鑒可操作性強相關(guān)科技論文、博士碩士論文等資料加以實踐論證。結(jié)合畢業(yè)設計要求，提前一年作畢業(yè)設計，與學生交流反饋，把試驗最低要求和創(chuàng)新空間詳細化和針對學習被動學生“傻瓜化流程和代碼可讀性”，形成成熟試驗指導書。引導同屆學生中優(yōu)異同學先行了解試驗基礎要求，每一步都有提前反饋不可預料調(diào)試問題處理，深入充實老師智能指導，即老師大腦里有試驗充分故障診療系統(tǒng)。制作全程實時調(diào)試關(guān)鍵技術(shù)視頻文件，播放給大家看看液位超聲波測距第4頁三、教學過程設計及過程考評

基礎要求：便攜式、超聲波傳感器、智能處理一級數(shù)據(jù)融合：即依據(jù)對多點測量溫度數(shù)據(jù)或時間段測量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合處理，包含如加權(quán)平均、壞點去除等，實現(xiàn)實時溫度賠償；智能處理二級融合：基于知識型教授系統(tǒng)診療，包含如報警功效、基于最小二乘法機器學習系統(tǒng)輸出。請依據(jù)基礎要求，設計對應電路圖+書面匯報（5分），在protel軟件中搭建電路和測試+書面匯報（10分），如做PCB板，且有一定可取之處（附加10分）在已加工好PCB板，成功焊接電路板+書面匯報（5分）編寫單片機最小系統(tǒng)測試程序，并成功測試焊接好電路板+書面匯報（10分）；完成智能處理一級數(shù)據(jù)融合程序編寫及測試+書面匯報（20分）；完成智能處理二級數(shù)據(jù)融合程序編寫及測試+書面匯報（30分）；完成便攜式超聲波液位計研制設計型試驗匯報，包含試驗目標、試驗原理、試驗步驟及內(nèi)容、試驗數(shù)據(jù)、科學試驗數(shù)據(jù)處理、試驗調(diào)試過程故障排除、試驗思索題及解答+書面匯報（20分）液位超聲波測距第5頁設計概述圖1

系統(tǒng)總體設計框圖液位超聲波測距第6頁DRLAB

試驗臺

演示

實驗

整體

效果

圖液位超聲波測距第7頁演示試驗練習程序框圖：液位超聲波測距第8頁系統(tǒng)硬件優(yōu)化實現(xiàn)液位超聲波測距第9頁液位超聲波測距第10頁硬件分解成以下模塊：單片機最小系統(tǒng)測試先焊接出單片機最小外圍電路，包含：單片機芯片+測試發(fā)光二極管（p1.0~p1.4，加個開關(guān)）+電源模塊（指示燈和開關(guān)），如圖所表示：軟件編寫以下：液位超聲波測距第11頁顯示模塊:

LED或液晶液位超聲波測距第12頁超聲波收發(fā)模塊:

LED或液晶液位超聲波測距第13頁深入研究問題與方法問題1：溫度賠償處理方法:本系統(tǒng)溫度賠償采取DS18B20數(shù)字溫度計，不需要進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過軟件編譯，直接將溫度輸出到單片機上。同時單片機計算當前溫度聲速，從而實現(xiàn)賠償。液位超聲波測距第14頁問題2：測量盲區(qū)研究

處理方法：發(fā)射信號結(jié)束時，信號存在衰減震蕩，通常叫做“拖尾”?！巴衔病迸c發(fā)射功率和介質(zhì)性質(zhì)相關(guān)。普通在1ms-2.5ms之間，在這段時間內(nèi)，“拖尾”與回波信號無法區(qū)分，這段時間長短決定了盲區(qū)大小。單探頭能夠使不用考慮角度誤差，不過余震信號較大，盲區(qū)較大。本設計采取是雙探頭。發(fā)射電路上拉電阻R10、R11能夠增加超聲波換能器阻尼效果，縮短其自由振蕩時間。支架高度設置要遠高于盲區(qū)，這么有利于減小誤差，也利于在實際測量中回避盲區(qū)。深入研究問題與方法液位超聲波測距第15頁問題3:本設計并沒有將驅(qū)動電壓放大到20V，致使超聲波發(fā)射超聲波強度不高，所以測量距離也受到了一定限制;忽略了超聲波接收與發(fā)射兩個換能器和液面之間夾角。在受空間限制場所應用性不強。方法:研究智能算法,包含機器學習、BP神經(jīng)網(wǎng)絡等成功應用，提升該系統(tǒng)精度。深入研究問題與方法液位超聲波測距第16頁超聲波液位計系統(tǒng)設計液位超聲波測距第17頁設計方案可行性及特色

1）針對專業(yè)課程設計《智能系統(tǒng)與工程》教學任務、教學重點和試驗儀器設備特點，設計本試驗強調(diào)與課程理論教學內(nèi)容緊密結(jié)合，尤其是超聲波檢測用于工業(yè)不接觸式測量，以及機器人等智能設備自動避障系統(tǒng)，實現(xiàn)包括到技術(shù)知識與技能是智能檢測技術(shù)前沿基礎；2）學生經(jīng)過老師引導和勉勵，克服心理弱勢，按照老師自編口訣、“傻瓜流程入門手冊”、查錯技巧和調(diào)試診療經(jīng)驗庫，尤其是匯總調(diào)試寶貴經(jīng)驗，制作實錄全程設計編譯視頻文件清楚，可供學習同學重復播放觀摩,促使基礎微弱同學勇于動手；3）學生得出了自己結(jié)論，設計出理論課堂上推理結(jié)論，培養(yǎng)提升了學生試驗技能和對理論設計深入認識；4）同時設計方案嚴格把握課堂進程和時間安排，試驗內(nèi)容安排按照系統(tǒng)數(shù)據(jù)流輸入到