本实用新型专利技术公开了一种用于船舶吃水深度的超声波测量仪。本实用新型专利技术包括超声波传感器和微控制器，微控制器连接有功率放大驱动电路，驱动电路驱动所述超声波传感器发射超声波，超声波遇到水面反射回来的信号依次经过接收电路、前级放大电路、带通滤波电路和比较整形电路由微控制器接收，微控制器通过GPRS通讯电路与上位机连接。本实用新型专利技术通过微控制器控制直接数字式频率合成器产生线性调频信号，该线性调频信号调制的超声波具有频率可线性调节、分辨率高、波束窄、频率稳定度高等特点，可以解决波束面积过大导致精度下降和单频超声波造成分辨率和测距范围冲突等问题。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及船舶配套测量设备
，特别涉及一种用于船舶吃水深度的超声波测量仪。
技术介绍
船舶货物载重量计量方式有两种:岸上卸货计量和船舶排水量计量。岸上卸货计量采用皮带秤、容量罐、流量计等各种计量器具进行直接或间接载重计量，通常精度较高。然而在某些场合，无法安装岸上卸货计量装置，此时船舶排水量计量仍是一种有效的方式。船舶排水量计量通过测量卸货前后的船舶吃水深度，并根据《船舶载重与水尺对照表》及船舶的其他资料，来测算船舶装卸货物的重量。因此船舶吃水深度的测量准确性直接关系到船舶的货物载重量计量，关系到贸易交易双方的利益。目前船舶吃水深度测量可以分为人工测量和自动测量。人工测量指的是由人工根据船舶吃水标线读取吃水深度数据，这种方法容易受气候、海浪波动、船体倾斜度、人员主观因素等影响，精度不高，可追溯性差。船舶吃水深度自动测量主要有以下几种方法:吃水深度不同将引起安装在船体底部水箱的水压不同，利用压力传感器测量水压并转化为吃水深度；利用激光反射测距原理测量吃水深度；利用摄像头拍摄吃水线图像，并利用图形自动识别技术读取吃水深度，上述自动测量方法能避免人工读取吃水深度的弊端，使得测量结果具有较高的客观性。但上述方法中安装船体底部水箱具有安装复杂繁琐的缺点，激光和图像测量在雾天等恶劣天气环境下容易造成精度偏差，超声波测量方法具有纵向分辨率高，适用范围广，方向性强，并具备不受光线、烟雾、电磁干扰等因素影响，且覆盖面较大等优点，超声波应用在测量船舶吃水深度通常是将超声波传感器安装在船舶吃水标志的上方船舷处，利用超声波发射测距原理测得船舶甲板到水面的距离，并根据船舶高度来换算成吃水深度。然而在应用超声波测量船舶吃水深度时，存在两个主要问题，首先由于超声波波束与水面接触处有一定宽度，当水面波动时，这样过大的水面波束面积将使垂直向下的测距精度下降，造成误差较大；其次发射的单频超声波脉冲时宽越小，则距离分辨率越高，但探测距离较近，所以在船舶卸货前后船舶甲板到水面距离变化范围较大时，分辨力下降。
技术实现思路
针对
技术介绍
的不足，本技术的目的在于提供一种用于船舶吃水深度的超声波测量仪。本技术包括超声波传感器和微控制器，其特征在于:微控制器连接有功率放大驱动电路，功率放大驱动电路驱动所述超声波传感器发射超声波，超声波遇到水面反射回来的信号依次经过接收电路、前级放大电路、带通滤波电路和比较整形电路由微控制器接收，微控制器通过GPRS通讯电路与上位机连接。进一步说，所述微控制器与功率放大驱动电路之间还设置有直接数字式频率合成器、包络信号产生电路和线性调节电路，其中直接数字式频率合成器与微控制器信号连接；线性调节电路与功率放大驱动电路信号连接。进一步说，所述微控制器连接有按键显示电路。进一步说，所述微控制器连接有温度传感器。进一步说，所述微控制器采用型号为MSP430F5132的芯片。进一步说，所述直接数字式频率合成器采用型号为AD9910的芯片。本技术中的线性调频信号调制的超声波具有频率可线性调节、分辨率高，波束窄、频率稳定度高等特点，利于解决波束面积过大导致精度下降和单频超声波造成分辨率和测距范围冲突这两个问题。【附图说明】图1为本技术的结构示意图。【具体实施方式】如图1所示，本实施例包括超声波传感器I和微控制器2，微控制器2连接有功率放大驱动电路6，驱动所述超声波传感器I发射超声波，超声波遇到水面反射回来的信号依次经过接收电路10、前级放大电路11、带通滤波电路12和比较整形电路13由微控制器2接收，微控制器2通过GPRS通讯电路4与上位机连接。所述微控制器2连接有直接数字式频率合成器9、包络信号产生电路8和线性调节电路7，该三个电路与所述功率放大驱动电路6连接。所述微控制器连接有按键显示电路5 O可通过按键输入船舶高度，通过显示电路显示船舶吃水深度。所述微控制器连接有温度传感器电路3，在实际测量过程中，温度对超声波传播速度影响较大，所以通过温度传感器电路3进行温度补偿，使得测量更加准确。所述微控制器2采用型号为“MSP430F5132”的芯片，该芯片是一个16位单片机，采用Flash技术，支持在线编程，在25MHz晶体驱动下，指令周期短，运算速度快，内部集成硬件乘法器，具有超低的功耗。所述直接数字式频率合成器采用型号为“AD9910”的芯片，该芯片内置14位数模转换器，支持快速相位和幅度切换，支持高达IGSPS的采样率，具有32位相位累加器，自带线性或任意频率、相位或幅度扫频电路，适合应用在产生线性调频信号。本测量仪工作方式:通过微控制器控制直接数字式频率合成器产生线性调频信号，该线性调频信号经过包络信号产生电路和线性调节电路连接到功率放大驱动电路，超声波传感器发射超声波，经水面发射后经过电路处理由微控制器接收，根据超声波的发射和接收之间的时间差得到船舶甲板到水面的距离，根据按键录入的船舶高度，两者相减后即可得到船舶的吃水深度。以上所述，仅是本技术的较佳实施例，并非对本技术作任何限制，凡是根据本技术技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本技术技术方案的保护范围内。【主权项】1.一种用于船舶吃水深度的超声波测量仪，包括超声波传感器和微控制器，其特征在于:微控制器连接有功率放大驱动电路，功率放大驱动电路驱动所述超声波传感器发射超声波，超声波遇到水面反射回来的信号依次经过接收电路、前级放大电路、带通滤波电路和比较整形电路由微控制器接收，微控制器通过GPRS通讯电路与上位机连接。2.根据权利要求1所述的一种用于船舶吃水深度的超声波测量仪，其特征在于:所述微控制器与功率放大驱动电路之间还设置有直接数字式频率合成器、包络信号产生电路和线性调节电路，其中直接数字式频率合成器与微控制器信号连接；线性调节电路与功率放大驱动电路信号连接。3.根据权利要求1所述的一种用于船舶吃水深度的超声波测量仪，其特征在于:所述微控制器连接有按键显示电路。4.根据权利要求1所述的一种用于船舶吃水深度的超声波测量仪，其特征在于:所述微控制器连接有温度传感器。5.根据权利要求1所述的一种用于船舶吃水深度的超声波测量仪，其特征在于:所述微控制器采用型号为MSP430F5132的芯片。6.根据权利要求2所述的一种用于船舶吃水深度的超声波测量仪，其特征在于:所述直接数字式频率合成器采用型号为AD9910的芯片。【专利摘要】本技术公开了一种用于船舶吃水深度的超声波测量仪。本技术包括超声波传感器和微控制器，微控制器连接有功率放大驱动电路，驱动电路驱动所述超声波传感器发射超声波，超声波遇到水面反射回来的信号依次经过接收电路、前级放大电路、带通滤波电路和比较整形电路由微控制器接收，微控制器通过GPRS通讯电路与上位机连接。本技术通过微控制器控制直接数字式频率合成器产生线性调频信号，该线性调频信号调制的超声波具有频率可线性调节、分辨率高、波束窄、频率稳定度高等特点，可以解决波束面积过大导致精度下降和单频超声波造成分辨率和测距范围冲突等问题。【IPC分类】G01F23/296【公开号】CN204854888【申请号】CN201520538513【专利技术人】郑永军, 祝增献, 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于船舶吃水深度的超声波测量仪，包括超声波传感器和微控制器，其特征在于：微控制器连接有功率放大驱动电路，功率放大驱动电路驱动所述超声波传感器发射超声波，超声波遇到水面反射回来的信号依次经过接收电路、前级放大电路、带通滤波电路和比较整形电路由微控制器接收，微控制器通过GPRS通讯电路与上位机连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑永军，祝增献，李存军，王飞，张聪，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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