專利名稱：基于射頻無線通信技術(shù)的超聲波測厚裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波測厚裝置，具體地說是一種基于射頻無線通信技術(shù)的超聲波板材測厚裝置，屬于超聲波無損檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于超聲波具有指向性強，對被檢對象無破壞，在合適的媒質(zhì)中傳播的距離遠等特點而經(jīng)常用于板材厚度的測量。利用超聲波檢測距離，通常采用固定的專門儀器，但是體積通常比較大，需專業(yè)人員操作，而且價格昂貴。采用單片機設(shè)計比較方便，在測量精度方面也能達工業(yè)自動化的使用要求。目前，常用的單片機超聲波測距裝置電路比較復雜，大多通過有線的方式傳遞數(shù)據(jù)(小曲率半徑復雜曲面智能超聲波測厚系統(tǒng)，200910M8691.6號申請，公開一種電磁超聲測厚儀及其測量方法；ZL200910073194. 7號申請，公開一種能精確測量超薄工件厚度方法及儀器；200810012029. 6號申請，公開一種具有語音讀取功能的超聲波測厚儀； 200410058091. 0號申請)，其傳輸時容易產(chǎn)生衰減、畸變、群延時，且易受干擾。而且遠距離采集數(shù)據(jù)，若通過有線方式把采集的數(shù)據(jù)傳到監(jiān)控室中的記錄設(shè)備，成本會比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種基于射頻無線通信技術(shù)的超聲波測厚裝置，在短距離將超聲測量模塊測得的數(shù)據(jù)通過無線方式傳給計算機顯示，實現(xiàn)超聲測厚遙控遙測和記錄功能。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
該裝置由超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、單片機A、射頻無線通信電路A、射頻無線通信電路B、單片機B、接口電路、電源和計算機組成。超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、射頻無線通信電路A和電源A分別與單片機A相連，射頻無線通信電路B、單片機B、接口電路和計算機順次相連。電源B為射頻無線通信電路B和單片機B供電。射頻無線通信電路A 和射頻無線通信電路B之間通過無線方式傳遞數(shù)據(jù)。單片機B通過串行通信接口將數(shù)據(jù)傳送到計算機，計算機記錄、分析和處理采集到的厚度數(shù)據(jù)。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果
采用低功耗的單片機芯片和射頻無線通信技術(shù)，實現(xiàn)超聲測厚遙控遙測和記錄功能， 傳輸性能穩(wěn)定，功耗低，抗干擾能力強，價格低廉，對周圍電子儀器干擾小，有很好的應(yīng)用前
旦
ο本發(fā)明的無線數(shù)據(jù)采集和傳輸技術(shù)可以減少系統(tǒng)間的電纜連接，具有攜帶方便、 應(yīng)用靈活等優(yōu)點，在各種實時監(jiān)測、野外操作和特殊的場合應(yīng)用廣泛，可以實現(xiàn)遙控遙測的功能。


圖1為本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明的超聲波發(fā)射電路。圖3為本發(fā)明的超聲波接收電路。圖4為本發(fā)明中單片機A的主控流程圖。圖5為本發(fā)明中單片機B的主控流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，通過實施實例對本發(fā)明作進一步說明。如圖1所示，本發(fā)明由超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、單片機A、射頻無線通信電路A、射頻無線通信電路B、單片機B、接口電路、電源和計算機組成。超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、射頻無線通信電路A和電源A分別與單片機A相連，射頻無線通信電路B、單片機B、接口電路和計算機順次相連。電源B為射頻無線通信電路B和單片機B供電。射頻無線通信電路A和射頻無線通信電路B之間通過無線方式傳遞數(shù)據(jù)。單片機B通過串行通信接口將數(shù)據(jù)傳送到計算機，計算機記錄、分析和處理采集到的厚度數(shù)據(jù)。如圖2所示，超聲波發(fā)射電路主要由反相器74LS04和超聲波發(fā)射換能器構(gòu)成，采用軟件發(fā)生法產(chǎn)生超聲波。單片機Pi.0端口輸出的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波探頭的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波探頭的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。這種方法的特點是充分利用軟件，靈活性好。上位電阻R20和R21可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動能力。如圖3所示，超聲波接收電路采用了集成電路CX20106A，CX20106A是日本索尼公司生產(chǎn)的集成電路，它由前置放大、自動偏壓控制、振幅放大、峰值檢波和整形電路組成。引腳1為CX20106A信號輸入端，引腳2為CX20106A的RC網(wǎng)絡(luò)連接端，引腳3為CX20106A 檢波電容連接端，弓丨腳4為CX20106A的接地端，弓丨腳5為CX20106A帶通濾波器中心設(shè)置端，引腳6為CX20106A積分電容連接端，引腳7為CX20106A信號輸出端，引腳8為 CX20106A供電電源端。單片機A和B選用AT89S52單片機。AT89S52單片機是Atmel公司推出的一款在線可編程單片機，通過相應(yīng)的ISP軟件，用戶可以對單片機程序存儲器Flash中的代碼進行方便的改變。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。在便攜式、 省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。射頻無線通信電路A、B采用nRF905射頻無線芯片實現(xiàn)。射頻無線通信電路A實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送，射頻無線通信電路B實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收。工作電壓為1. 9-3. 6V，32引腳QFN封裝， 5 X 5mm大小，工作在433 / 868 / 915 MHz的ISM(工業(yè)、科學、醫(yī)療)頻段，由一個完全集成的頻率調(diào)制器、一個帶解調(diào)器的接收器、一個功率放大器、一個晶體振蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成。最大傳輸速率可達到100 libit/s。通道切換時間小于650 μ s，不需外加濾波器，可工作在SiodiburstTM模式下，使用SPI接口與單片機通信。接口電路采用異步串行收發(fā)器及串口芯片ΜΑΧ232來完成TTL電平到RS232電平的轉(zhuǎn)換。集成電平轉(zhuǎn)換芯片ΜΑΧ232為RS-232 / TTL電平轉(zhuǎn)換芯片。它使用單一 + 5V為其工作，配接4個電解電容，實現(xiàn)了單片機與計算機之間的數(shù)據(jù)通信功能。RS232串行通信程序中發(fā)送字符與接受字符均采用查詢方式，發(fā)送前先讀取通信或狀態(tài)寄存器，查詢發(fā)送保持寄存器是否為空；接收前先讀取通信或狀態(tài)寄存器，查詢一幀據(jù)是否收完。從機采用中斷方式，即接受到地址幀后就進行串行口中斷申請，中央處理器響應(yīng)后，進入中斷服務(wù)程序。計算機必須帶有串行通信接口才能和單片機交換數(shù)據(jù)。接口電路的RS232 口直接插在計算機的串行接口上。計算機用來顯示、記錄、存儲和處理傳輸過來的厚度數(shù)值。為了減小該裝置體積，便于攜帶，電源A和B采用可充電電池。圖4是單片機A工作的流程序。該單片機A的信號發(fā)射、接收、無線傳輸控制及采樣數(shù)據(jù)記錄均由軟件控制來實現(xiàn)。單片機A主程序完成信號發(fā)射、接收和數(shù)據(jù)無線發(fā)送。信號發(fā)射、接收和無線通信由子程序?qū)崿F(xiàn)。圖5是單片機B工作的主控流程序。由單片機B完成無線數(shù)據(jù)接收和與計算機的通信。系統(tǒng)上電后，首先對內(nèi)部寄存器進行初始化，并設(shè)定采樣率、波特率、無線通道頻率、 輸出功率等參數(shù)。本發(fā)明的工作過程如下
該裝置在測厚時，將超聲波探頭置于物體表面，探頭和物體之間通過超聲耦合劑耦合。 單片機A控制超聲波發(fā)射電路發(fā)出超聲波，通過耦合劑進入被檢測的板材，超聲波經(jīng)待測板材表面反射，由超聲波接收電路接收超聲波反射信號(利用超聲波在板材中的定向傳播和反射特性)，單片機A根據(jù)超聲波發(fā)出及回波接收的時間差和傳播速度，計算出板材厚度。 檢測到的數(shù)據(jù)通過射頻無線通信電路A傳給射頻無線通信電路B ；再傳送給單片機B，由單片機B通過串行通信接口將數(shù)據(jù)傳送到計算機，計算機記錄、分析和處理采集到的厚度數(shù)據(jù)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施實例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于射頻無線通信技術(shù)的超聲波測厚裝置，其特征在于該裝置由超聲波發(fā)生電路、超聲波接收電路、單片機A、射頻無線通信電路A、射頻無線通信電路B，單片機B，顯示電路、接口電路、電源和計算機組成；超聲波發(fā)生電路、超聲波接收電路、射頻無線通信電路A和電源A分別與單片機A相連，射頻無線通信電路B、單片機B、接口電路和計算機順次相連；電源B為射頻無線通信電路B和單片機B供電；射頻無線通信電路A和射頻無線通信電路B之間通過無線方式通訊； 單片機B通過串行通信接口與計算機進行通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻無線通信技術(shù)的超聲波測厚裝置，其特征在于單片機采用AT89S52單片機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻無線通信技術(shù)的超聲波測厚裝置，其特征在于射頻無線通信電路采用nRF905芯片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于射頻無線通信技術(shù)的超聲波測厚裝置，在短距離將超聲測量模塊測得的數(shù)據(jù)通過無線方式傳給計算機顯示，實現(xiàn)超聲測厚遙控遙測和記錄功能。該裝置由超聲波發(fā)生電路、超聲波接收電路、單片機A、射頻無線通信電路A、射頻無線通信電路B，單片機B，顯示電路、接口電路、電源和計算機組成；超聲波發(fā)生電路、超聲波接收電路、射頻無線通信電路A和電源A分別與單片機A相連，射頻無線通信電路B、單片機B、接口電路和計算機順次相連；電源B為射頻無線通信電路B和單片機B供電；射頻無線通信電路A和射頻無線通信電路B之間通過無線方式傳遞數(shù)據(jù)；單片機B通過串行通信接口與計算機進行通信。
文檔編號G01B17/02GK102445169SQ20111029860
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者陳曉 申請人:南京信息工程大學