技术应用的部分，还有很多领域都可以应用到超声技术。比如超声波雾化超声波焊接超声波钻孔超声波研磨超声波液位计超声波物位计超声波抛光超声波清洗机超声马达等等。超声波技术将在各行各业得到越来越广泛的应用。因此研究并设计出个能够精确稳定实时监测环境中管网厚度的系统是个很重要的方向。第二节系统整体方案设计系统硬件方案设计本测厚系统由超声波发射接收放大电路可调增益放大检波电路门选电路和上升沿触发信号单片机显示器计数器串行通信模块等组成。采用微处理器作为本设计的核心，对各个单元的信号进行处理分析。超声波测厚系统产生脉冲经反射接收后被放大检波和门选，计数器将接收的信号转换为矩形波，通过单片机处理和分析后，将厚度数据显示在显示器上。本设计正是通过这个方案对管网超声波厚信号度进行采集处理显示控制，以达到管网厚度的测量与控制。天津科技大学届本科生毕业设计二系统软件方案设计系统软件部分设计的目的在于，怎样通过软件算法实现超声波厚度测量系统的各项功能。因此，从软件编程的角度来看，关键是找到种合适的算法，能够实现超声波信号的采集处理与传输，进而进行超声波厚度的显示及控制。第三节设计要求综上所述，超声波测厚系统的任务是将采集到的厚度信号输入到微控制系统中进行处理，最后将测量得到的数据进行显示，并且能够传输到计算机，然后对数据进行打印或是存储。超声波测厚系统的扩展功能包括自动校准更换不同范围的探头上下限报警背光显示等。个超声波测厚系统的好坏取决于它的精度速度和适用范围。在保证系统测量的厚度范围的条件下，应有尽可能高的精度和测量速度，以满足高精度实时采集实时处理实时控制的系统对精度和速度的要求。综合考虑各方面因素，本系统以单片机为核心，结合其他外围电路设计个管网厚度测量系统。主要功能是实现个现场厚度测量系统，为保证设计简单而易于实现的同时又不失实用性，本设计以实现个较为简易的超声波厚度测量系统为目标。系统的原理框图如图所示。图系统原理框图本系统设计包括以下几个方面控制模块本模块以微机器为控制核心，控制整个系统的运行，对各种接口电路进行控制，通过单片机发射脉冲，进过放大后发射出超声显示单元键盘外围电路采集厚度信号温度控制语音报警天津科技大学届本科生毕业设计波，接收端检测到回波后，进行数据处理实现实时时间差采样，测出传播的时刻差，经过计算得出管网的厚度。二测厚模块由传感器设计的发送模块接收模块和控制模块共同完成测厚功能。三语音及显示报警系统显示实时测厚数据，如若超出测量范围则进行报警。天津科技大学届本科生毕业设计第二章方案的设计与选择超声波测厚仪按工作原理分，有共振法干涉法及脉冲回波法等几种，下面分别讨论几种方案第节干涉式超声波测厚当超声波束垂直射向试块时，声波部份从上表面反射掉，部分折射入试块，再由下表面反射，如果试件厚度超过超声半波的整数倍，那么这两个反射信号就有的相位差。因此相互干涉而抵消，出现强度大幅度降低的情况，测出此刻的频率就可确定试块厚度。干涉法与共振法都属共振状态工作，但不同的是干涉法根据信号的振幅变化最小值来判断共振状态而共振法是根据探头的阻抗变化来判断其共振状态。连续波干涉式超声测厚扫频振荡器方面激励发射探头，同时作用于示波器轴频率轴，接收信号经放大，检波送到示波器轴。在共振频率附近振幅将显著变化，此刻的频率表征厚度。为了精确地测定共振频率，采用了个石英稳频的连续可调的标准频率振荡器，它的输出与扫频振荡器的输出互相耦合。在混频器输出端有个调谐于的振荡回路，只要两者混频后差频为，那么单稳电路就被触发。这时需要用手动调节跟踪，而其数值可通过计数器测出。二脉冲干涉式超声测厚脉冲干涉式超声测厚仪原理与连续波法基本相似，但以脉冲方式工作，具有脉冲技术的特点，容易实现自动控制。图是利用脉冲干涉的超声测厚框图图中采用了聚焦探头，用同探头发收。当载波接近厚度共振频率时，出现零点。零点判别可用两种方法第是将接收到的反射信号经放大后输送给最小电平鉴别器，直接检出它的最小振幅第二是将每个反射脉冲振幅与前面个相比较，把所得差值输送到极性鉴别器，出现零点时，差值脉冲的极性产生从负到正的突变。根据上述两种鉴别器的指示，可以把出现零点时的发射频率取样输出，从而确定共振频率。另外，用方坡脉冲调制的可变频率振荡器输出高频超声波时，可以获得超声载波脉冲列，相继各个脉冲宽度内所含载波的频率是逐步变化的。例如，这相当于随时间频率在改变，其性质与连续波相近。天津科技大学届本科生毕业设计图脉冲干涉式超声测厚的框图测管臂厚度第二节脉冲语音报警返回返回厚度是否达到相应要求主程序响应返回断点„„中断服务程序天津科技大学届本科生毕业设计图中断服务程序框图第四节部分程序实现写指令写数据天津科技大学届本科生毕业设计按指定位置显示字符天津科技大学届本科生毕业设计初始化显示模式设置关闭显示显示清屏显示光标移动设置显示开及光标设置通过总线向写位数据使能时钟线拉高数据移位禁止第五节小结本节写软件程序，通过对超声波测厚公式的了解，根据内部中断和外部中断的设置，从单片机发射脉冲到接收脉冲中断定时器计算出时间差，并根据公式得正确的实时厚度数据。以实时查询是否到报警厚度，当到达设计厚度天津科技大学届本科生毕业设计时发出相应的语音提示，达到设计管网超声波测厚系统的最终目的。经过不断调试和仿真后，程序调试成功。调试中单片机输出脉冲可以用个发光二极管去观察，发光二极管有微弱的闪烁时说明有脉冲发出，程序正确，在的端可以看到发光二极管很亮但是看不到闪烁，此时用示波器可以看出很微弱的信号证明超声波发射程序正常，在接收端可以直接用示波器观察确定接收端模块是否完好。在写入程序时要注意时序状态问题，经过的管脚出来的信号可以用放大输出。主程序及录音程序在附录中。天津科技大学届本科生毕业设计结论本课题设计了管网超声波测厚系统的原理和设计实现，分别给出了硬件和软件的设计方案。系统采用单片机为控制芯片，控制脉冲发射驱动超声波传感器并接受超声波传感器的脉冲，通过内部定时器的时间计算计算出距离，同时控制语音芯片的录放音和液晶的显示工作采用公司生产的芯片作为语音芯片，它良好的语音录放功能为我们提供清晰的语音提示采用液晶作为显示实时数据，在实际应用中液晶可以装在表盘中，清晰的显示实时数据，以帮助我们掌握实时距离。语音报警是本论文的突出表现，它为解决实际生活中倒车不便的提高解决方案。公司提供的芯片在保证了高清晰长时间易更改录音的同时，将芯片价格大幅降低，为整套系统的降低了成本。本论文提供的管网超声波测厚系统本着低廉的价格高精度计算低误差抗干扰强等特点能够很好的在市场中销售。总的来说，我从本课题的设计过程中学系统的学习了很懂知识，也对以前理论课程进行了较好的实践。从超声波传感器的工作原理，电路的分析设计和单层电路板设计制作的流程及注意事项等都有了新的认识，也在此掌握了单片机的开发流程。这些内容的学习和巩固对我今后的学习和工作都将有较大的帮助。天津科技大学届本科生毕业设计参考文献李朝青单片机原理及接口技术简明修订版杭州北京航空航天大学出版社，孙玉芳基于单片机的智能交通灯控制系统的研究,哈尔滨工程大学，徐维祥，刘旭敏单片微型机原理及应用大连大连理工大学出版社，罗光光，基于超声波的无线传感器网络定位系统研究,华南理工大学，赵亮,侯国锐单片机语言编程与实例,第版,北京人民邮电出版社,李贵山，杨建平，周征等。微型计算机测控技术。北京机械工业出版社，张兴，矿井高压供电系统选择性漏电保护装置研究,辽宁工程技术大学，汪晓峰，电子综合设计实验设备的研制音频处理电路的设计,华中科技大学，黄贤武等传感器实用电路设计成都电子科技大学出版社，周兴超，可移动监控机器人的研究与设计,沈阳理工大学，宗俭，等离子弧压调高控制器研究,哈尔滨工程大学，陈国呈变频调速技术北京机械工业出版社,王福瑞单片微机测控系统设计大全北京北京航空航天大学出版社，天津科技大学届本科生毕业设计致谢四年的大学生活随着我的毕业设计的完成划上了圆满的句号，在这段紧张而忙碌的日子里，我不断加深了以往学过的知识，通过赵老师和其他同学的帮助下，我不但巩固了自己的理论知识还学到了许多的新知识，在这里我要深深地感谢他们。从课题的选择到最终课题的完成，赵教授对我的论文进展情况毕设中的难点等方面给予了悉心的指导，赵老师知识渊博，治学严谨和科学研究的精神也是我学习的榜样，这些将积极影响我今后的学习和工作。此外我还要感谢帮助过我的同学，他们在我毕设完成的过程中对我给予了很大的帮助，十分感谢你们,最后，我要感谢我的父母，感谢所有关心我的老师，同学和朋友们,老师们的谆谆教导父母的支持亲人的关心和朋友的友谊永远是我前进的动力。再次对给我莫大帮助的赵老师父母同学和朋友们表示真诚地感谢,天津科技大学届本科生毕业设计附录附录主电路图显示复位按键输出发射探头接收探头天津科技大学届本科生毕业设计附录语音报警模块设计管网超声波测厚系统的设计与实现专业通信工程姓名指导教师申请学位级别学士论文提交日期年月日学位授予单位天津科技大学摘要超声波通常是指振动频率大于的声波，它具有频率高波长短绕射现象小，特别是方向性好能够成为射线而定向传播等特点。锅炉压力容器和管道经长期运行，局部区域受到腐蚀冲蚀或者磨损，壁厚逐渐减薄，从而使装置安稳长满优的运行受到威胁。为此，定期对管网进行厚度普查，显得特别重要。超声波测厚仪由于携带方便测量简便精度高误差小而广泛用于壁厚测量。本设计采用作为超声波测厚系统的控制核心，它控制脉冲发射驱动超声波传感器并接受超声波传感器的脉冲，通过内部定时器的时间计算出厚度，同时控制语音芯片的录放音和液晶的显示工作采用公司生产的芯片作为语音芯片，它良好的语音录放功能为我们提供清晰的语音提示采用液晶作为显示实时数据，在实际应用中液晶可以装在表盘中，清晰的显示实时数据，以帮助我们掌握实时厚度。本设计在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件电路和软件编程实现了各个单元的功能。经实验证明，本系统软硬件设计合理，各项指标性能良好，经过系统扩展与升级，可以满足在各种环境下测量管网厚度的要求。关键字超声波测厚目录第章绪论第节课