超声波液位计液态介质测量高精度的探讨 二十二

驱动超声波发射探头工作的方式很多，只要在探头上施加一串其频率与探头中心频率～致且能量足够大的脉冲即可。脉冲发射可以由单片机或振动器来实现。而要获得足够大的能量，则可用三极管、场效应管、变压器等实现。本设计中采用的是由单片机发出的方波，并由三极管和变压器对其升压放大，驱动超声波发射探头发射出能量足够大的超声波。

所用的超声波探头为T／R40-16型，它在频率40KHz，幅值100V的电压驱动下，能够进行远距离发射。由于单片机管脚P3．4输出的方波电压只有5V，其驱动能力无法达到驱动超声波换能器的要求，系统选用三极管对单片机发出的方波信号进行放大，并用变压器升压，使得加在超声波发射探头上的电压达到驱动其工作的能力，并且发射出的超声波能量足够大，可传播较远的距离，达到测量的目的。

其工作原理为：由AT89S52单片机产生40kHz的TTL脉冲信号通过P1．0输出，再经过三极管Q1和变压器TRI进行功率放大，在变压器副线圈上将电压10倍放大，这时换能器上加载的正弦电压幅值约为100V。在变压器TRI原边线圈上，串联了限流电阻R2；变压器TRI副线圈上，R3是与超声波换能器进行阻抗匹配的电阻，在副线圈导通时，由于加在换能器上的电压很大(100V)，接地的两个反向并联的二极管对后面接收电路的前置放大电路输入端进行钳位，使其电压最大不超过0．7V，以免前置放大电路的输入端电压因为过高而发生阻塞。

超声波在空气中传播，遇到目标物体反射的回波信号加载到超声波换能器上，因压电效应产生微弱电压信号，输出的这种回波信号是mV级的电压信号。由于二极管的导通电压为0．7V，回波信号不能经过两个反向并联的IN4148和变压器副边线圈构成回路，只能经过电阻R4、电容C3送入前置放大电路的输入端。

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