超声波板状物测厚仪制造技术

一种超声波板状物测厚仪，包含有超声波发射接收器，温度传感器（７）、程序下载接口（８）、液晶显示器（９）、控制用芯片（１０）。超声波发射电路（１）中，ＴＸＯＣＯ为信号输入口，电平信号驱动场效应管控制信号的导通与截止，信号经升压器升压，驱动发射头发射超声波；收接电路中，接收头（２）感应到电压信号后，输入一级（３）、二级（４）放大电路，经二级放大后输入比较电路（５），再接上位电阻ＲＡ５，最后连接处理器（１０）的ＩＣＰ端口。本发明专利技术广泛应用在各种板状物的厚度测定，数字显示快捷、直观。相比现有技术具有不需液体参与，不影响对干燥板状物的测定；体积小，携带方便；单独完成测厚功能，生产成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量厚度的仪器，尤适于测定竹、木板材的厚度。
技术介绍
CN200510083608·6公开了株式会社迪思科的“测厚仪以及磨削装置”专利申请技术，该专利申请技术的测距原理，虽然也是采用超声波的发射与接收的时间来推算厚度，但它兼具测距与磨削双重功能，有流体的参与，因而有流体膜、流体柱的筒状体、流体供给体等技术特征，要求被测板状物表面有水膜存在，不适于测定干燥的板状物。而且它的结构和功能都较复杂，因而生产成本较高。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术的目的是提供一种专用于板状物测厚的、没有流体(水)参与因而可以测定干燥板状的、且结构和功能较简单、生产成本较低的超声波板状物测厚仪。上述目的可以通过如下措施来实现它包含有超声波发射接收器、温度传感器、程序下载接口、液晶显示器、控制用处理器。上述目的还以通过如下措施来完善超声波发射电路中，TXOCO为信号输入口，电平信号驱动场效应管IRF-7328控制信号的导通与截止，信号经升压器T1升压，驱动超声波发射头LS2发射超声波；在超声波接收电路中，接收头LS1感应出电压信号后，输入一级放大电路，经运算放大器初次放大的信号通过藕合电容CA6后，再输入二级放大电路进行二级放大，二级放大后的信号输入比较电路中的比较器的正端，当信号大于负端已设定的电压值时，比较器输出端产生低电平，接上位电阻RA5，输出信号接芯片的ICP端口；超声波接收电路的一级放大电路中的运算放大器选用MAX5455型；超声波发射接收器为收发同体型；设定超声波传播速度为V，发收的间隔时间为t，则测距为S＝Vt；根据定律，超声波在理想空气中的传播速度公式为V＝vRT/ū。其中ū为气体摩尔质量、v为气体比热比、R为气体常数、T为热力学温度，一般情况下ū、v为定值，R为常数，则传速V与热力学温度T的平方根成正比，温度越高，传速越快；0℃时，超声波的传速实验公认定值为331.45米/秒，空气中的传速表达式为V=331.45(X+273.16)/273.16]]>(米/秒)，超声波传播速度由测得的气温计算获得，即只需将实测的摄氏气温填入X中就可算出该气温条件下的传速V，式中273.16为0℃对应的绝对温度值；超声波接收电路中的比较电路和芯片结合，在读取温度传感器的数值的同时，还对信号动作作出如下判断(1)四个波形信号的发射与计时；(2)信号的收到与否；(3)收到信号的时间间隔与停止计时；(4)收到信号的波形数；(5)收到完整信号后的数据处理。附图说明图1为本测厚仪的超声波发射接收电路图。图2为本测厚仪的控制及外围设备电路图。图3为本测厚仪的信号判断处理程序流程图具体实施方式本专利技术下面将结合实施例并参照附图予以详述图1中右下部分为超声波发射电路1。在此电路中，TX_OC0为处理器10的PD4端口产生的40KHz信号输入口，该电平信号驱动场效应管IRF7328控制其导通与截止。通过IRF7328的40KHz的信号再经过T1升压，得一个峰值电压为60V的信号从而驱动400ST160超声波发射传感器产生40KHz的超声波。图中，CB1、CB2为稳压电容。图1中左上部分为超声波接收放大电路。400SR160是超声波传感器接收头2，当接收到超声波时，感应出电压信号，然后输入一级放大电路3的MAX492CPA运算放大器进行一级放大。RA10、RA12、RA14和MAX5455数字式可变电位器的数值比例数为一级可调增益放大系数。芯片通过SCK、DP_nCS、MOSI端口来调节MAX5455的L2和W2之间的电阻，从而调节一级增益放大倍数。一级放大后的信号通过CA6藕合电容再输入二级放大电路4的MAX492CPA运算放大器进行二级放大。RA9、RA13、RA15和MAX5455数字式可变电位器的数值比例系数为二级可调增益放大系数。处理器10通过SCK、DP_nCS、MOSI端口来调节MAX5455的L1和W1之间的电阻，从而调节二级增益放大倍数。二级放大后的信号输入比较电路5的比较器LMX331的正端，当信号大于负端已调定的参考电压时，LMX331的输出端产生低电平。LMX331的负端的参考电压由RA3、RA6、CA5组成的分压器6中RA3和RA6比值来决定。LMX331输出端接上位电阻RA5，输出的信号输入芯片10的内部的定时/计算器的ICP端口。图中，CA1、CA2、CA3为稳压电容。MAX5455具有双路、256抽头、加/减控制接口的数字电位器，有256个滑臂定点，可用微处理器进行编程控制，每路可调的电阻范围为0-100K欧姆。它与传统的模拟电位器的工作原理结构、外形完全不同。它取消了活动件，是一个半导体集成电路，其优点是没有噪声，有极长的工作寿命。MAX5455个SPI(串行)接口的数字式电位器，可通过CS、INC、U/D端口与微处理器相接，通过编程可设定每路的电阻值。图2为本超声波板状物测厚仪的控制及外围设备电路图。处理器10为ATmega 16L-8AI型主控芯片，ISP为程序下载接口8，DS18B20高精度温度传感器7通过单总线方式接PBO端口，设置一个ISP(在线编程)端口，以便系统日后进行软件升级。其中以RMJ12864A液晶显示器9作为人机界面，以显示各种测量结果(可以显示温度、时间、距离等数值)，上述控制及外围设备，电子产品市场有售，且连接组合方法的说明，为便于实施本技术，在图1、图2中标出了相关器件的型号，以获得好的实施方式。其中的液晶显示器9通过8根数据线与芯片10的PA口相接，另三个控制端口分别接处理器的PC0、PC1、PC2端口。如果还需增加其它附加功能，则DS1302时钟芯片通过模拟串行总线与单片机PC6、PC7端口连接，芯片可精确测出时间数值显示在液晶显示器上，以便了解何时对被测对象厚度值进行测量。在本测厚仪中还可加入串口通信端口，用于与上位进行信息交换，采用MAX232ESE作为串口通信芯片，该芯片通过R2OUT、R2IN与单片机的PD0、PD1相连。图3为信号判断处理程序流程图，首先为初始化(内部资源的分配，I/O口和外围设备的设置)，再读取温度传感器的数值，接着用处理器10控制超声波发射头连续发射四个波形，然后单片机查询超声波接收头有无信号，没有信号，则调大增益倍数，在有效的时间内直到收到信号为止。考虑到本测厚仪的超声波为收发同体型，为排除发射头与接收头之间的相邻发收，特设定“延时2ms(毫秒)”的程序，予以除去。当超过有效时间时，程序跳转到读取温度值处，重新开始。当在有效的时间内接收到信号，即停止计时，并做数据处理(温度值的转换，距离的计算等)，接下来对该信号进行是否有效性处理，当接收到的为四个完整的信号时，认为此次接收是有效的，显示结果(距离，温度等)正确，然后结束；如果接收的不是四个完整的信号，那么此次接收是无效的(比如信号经过多次折射，衰减)，程序跳转到读取温度值处，重新开始。本测厚仪在测板状物厚度时，需实测两次值后相减获得，首次测量测厚仪到板状物搁置基台的距离(H)，再测量测厚仪到板状物上表面的距离(S)，板厚D＝H-S。本专利技术相比现有技术具有不需液体参与，不影响对干燥板状物的测定；体积小，携带方便；单一完成测厚功能，生产成本低等优点。权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波板状物测厚仪，包含有超声波发射接收器，其特征是测厚仪还包含有温度传感器（７）、程序下载接口（８）、液晶显示器（９）、控制用处理器（１０）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚文斌，章英永，张蔚，吴晓平，
申请(专利权)人：浙江林学院，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]