油箱油量测量棒是最原始的油箱油量测量工具。使用方便，将一根带有标尺 深入油箱取出通过标尺上的浸没的痕迹推算油量。

1。2 国内外研究现状及发展趋势

1。2。1 研究现状

1。2。2 发展趋势

1。3 本文主要研究内容

本文主要内容有： 1：单片机超声波液位测量电路设计

2：单片机超声波液位测量软件设计

3：油量测量原理探究

4：上位机串口通信接收并显示信息程序设计

5：蓝牙及数据线通信

第二章 超声波测液位原理

2。1 超声波测液位理论基础

2。1。1 超声波介绍

超声波是声波的一种。它的频率在 20000 赫兹以上。因其频率下限大于人的 听觉上限所以被称作超声波。其具有很好的方向性与穿透能力。超声波在空气中 的传播速度相对于电磁波传播速度很慢，由于其频率高，所以其波长很短这也就 意味着在接收具有很好的分辨率，所以其在测速，测距领域具有很广泛的应用。 超声波具有反射特性特性

声波的传播速度并不是一成不变的，其传输速度随周围温度变化而有所不 同。在使用时，如果温度变化不大，可认为声波传输速度是不变的，要精确测量 液位时，始终检查周围温度是十分必要的。声波传输速度 V 与温度 T 的关系式为：

V=331。5+0。607T(m/s)

2。2 超声波测液位原理

超声波液位测量其实就是测量超声波探头与液面的距离 s。超声波测距原理 主要有两种：一种是依据超声波衰减度与传输距离的关系，通过测量超声波从发 送到接收衰减度，来计算距离。另一种是依据超声波传输时间与传输距离的关系， 通过测量从发送到接收所经历的时间，来计算距离。由于时间测量技术难度低， 易于实现，所以这里采用原理二。

原理二又有两种实现方法：回波法与直接法（发送端与接收端分离）。方法 一有安装方便，测量简单的优点，但测量距离短。方法二测量距离远，但安装不 方便，使用麻烦。由于本系统的应用环境的最大量程小。方法一的距离即可满足。 所以本系统使用回波法。文献综述

超声波液位测量其实就是测量超声波探头与液面的距离 s。超声波探头到容 器底部即液位零点的距离为一已知量 H，根据公式 h=H-s 就可以得到液位 h。显 而易见，超声波测液位就是超声波测距。如图 2-1 所示为回波测距原理图。超声 波测距原理是超声波传输距离等于时间乘以超声波速度。超声波速度 v 作为超声

波的固定属性已知，首先超声波发射探头发射固定频率的超声波与此同时我们触 发一个时钟开始计时，然后超声波经液面反射后被超声波接收探头接收并触发时 钟停止计时。根据发射探头发射超声波和接收探头接收超声波的时间差 t，就可

计算出距离 s=vt/2。进而计算出 h=H-vt/2 [2] 。

图 2-1。超声波回波液位测量原理图

2。3 超声波测油箱油量的原理来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-

根据物理公式可知，如果一个立方体容器，其长等于 L，宽等于 W，液体深 度为 h，则容器中的液体体积 V=L*W*H。由上一节的超声波测液位计算出液深 h， 就可推断出液体体积。

2。4 本章小结

本章主要内容是探究超声波测量液位的原理，通过介绍并比较 3 种可选择方 案的优劣势，最终确定了使用回波法作为超声波测液位的方案。这是后续工作的 指导方针。

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