一種超聲波計米器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種超聲波計米器，屬于測量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 線纜生產(chǎn)使用過程中常需進(jìn)行長度計米，現(xiàn)有的線纜計米器主要分為機(jī)械式，電 子式，以及單片機(jī)控制的多功能線纜長度計米器。大多計米器的計米測試數(shù)據(jù)來源都是采 用計米輪在線纜表面靠摩擦力滾動得來。依靠線纜與計米輪的摩擦滾動計米具有如下缺 點(diǎn)：在計米開始、結(jié)束、中間停頓等情況下，由于慣性力作用，造成計米輪與線纜表面打滑， 會造成計米誤差;其次，計米輪長時間與線纜接觸，會產(chǎn)生磨損，使得計米輪周長發(fā)生變化， 也會形成錯誤計米。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種線纜牽引式，防止線纜在傳動過程 中出現(xiàn)打滑、松垮現(xiàn)象，采用超聲波測量牽引出的線纜長度的，有效提高計米測量精度的超 聲波計米器;進(jìn)一步地，本實(shí)用新型提供一種采用超聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行精確計米的超聲波計米 器的計米算法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：
[0005] -種超聲波計米器，其特征在于，包括:用于使待檢測線纜呈線性輸送的線纜傳動 模塊，所述線纜傳動模塊與升降壓緊模塊相連，所述待檢測線纜的上方水平設(shè)置有超聲波 換能模塊，所述超聲波換能模塊的輸出端與超聲波收發(fā)單元的輸入端相連，所述超聲波收 發(fā)單元的輸出端與放大單元的輸入端相連，所述放大單元的輸出端與濾波單元的輸入端相 連，所述濾波單元的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端相連，所述A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出端與存 儲單元的輸入端相連，所述存儲單元的輸出端與計算單元的輸入端相連，所述超聲波收發(fā) 單元、線纜傳動模塊、升降壓緊模塊、存儲單元、計算單元、計米顯示模塊和電源模塊均與主 控模塊相連。
[0006] 所述線纜傳動模塊包括在水平放置的所述待檢測線纜的上下兩側(cè)呈對稱式分布 的至少4個導(dǎo)線輪，所述導(dǎo)線輪上設(shè)置有用于放入所述待檢測線纜的凹槽，所述導(dǎo)線輪包括 位于所述待檢測線纜的上側(cè)的至少2個上導(dǎo)線輪和位于所述待檢測線纜的下側(cè)的至少2個 下導(dǎo)線輪;所述下導(dǎo)線輪與升降壓緊模塊相連。
[0007] 所述上導(dǎo)線輪和下導(dǎo)線輪的轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反。
[0008] 所述主控模塊包括MSP430單片機(jī)；
[0009] 所述超聲波換能模塊包括用于發(fā)送超聲波脈沖信號的第一超聲波換能器和用于 接收超聲波脈沖信號的第二超聲波換能器;所述第一超聲波換能器和第二超聲波換能器內(nèi) 均設(shè)置有場效應(yīng)管;用于控制第一超聲波換能器和第二超聲波換能器發(fā)送和接收超聲波脈 沖信號的所述超聲波收發(fā)單元的發(fā)射電路的匪OS柵極與MSP430單片機(jī)的I/O端口相連;所 述超聲波收發(fā)單元由所述MSP430單片機(jī)控制進(jìn)行超聲波脈沖信號的發(fā)送或接收。
[0010] 所述放大單元包括一級放大器和二級放大器，所述一級放大器包括放大倍數(shù)可調(diào) 的電位器PR2,所述一級放大器和二級放大器之間由R-C網(wǎng)絡(luò)連接。
[0011] 所述存儲單元包括FIFO存儲器。
[0012] 所述計算單元包括DSP芯片。
[0013] -種超聲波計米器的計米算法，其特征在于:包括以下步驟：
[0014] 設(shè)第一超聲波換能器到待檢測線纜的垂直距離為H，第一超聲波換能器發(fā)送的超 聲波脈沖信號的路徑到待檢測線纜的切入點(diǎn)的水平距離為L，發(fā)送的超聲波脈沖信號的路 徑入射角為Θ，通過預(yù)先放置和調(diào)整第一超聲波換能器和第二超聲波換能器的位置，直接得 至IjH，L和Θ的值；
[0015] 計算發(fā)送的超聲波脈沖信號的路徑長度S，即入射線長度S:
[0017] 待檢測線纜在牽引過程中的速度設(shè)*Vs，Vs在反射線方向上的分量為Vx，則：
[0018] Vx=Vs · cosB (2)
[0019] 反射線即為接收超聲波脈沖信號的路徑；
[0020] 設(shè)超聲波脈沖信號從第一超聲波換能器發(fā)送到第二超聲波換能器接收所用時間 為七，待檢測線纜開始牽引時，主控模塊開始計時，則：
[0022]式(3)中，V。為超聲波脈沖信號在空氣中的傳播速度，V。= 340m/s;
[0023]由式(2)，式(3)得待檢測線纜在牽引過程中的速度vs:
[0025]利用式(5)計算得牽引出的待檢測線纜的長度Ls:
[0028] 所述第一超聲波換能器和第二超聲波換能器對稱式位于所述切入點(diǎn)的兩側(cè)。
[0029] 采用本實(shí)用新型，能有效提高計米測量的精度，同時線纜不易打滑，可以進(jìn)行高速 牽引，提尚效率。使用的各單兀t旲塊穩(wěn)定性好、可靠性尚且成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)尚效精確的線 纜計米工作。
[0030] 本實(shí)用新型提供的一種超聲波計米器，線纜傳動模塊的設(shè)置，負(fù)責(zé)將線纜從計米 器一端直線傳送到另一端，實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型的線纜牽引式，還可以進(jìn)行高速牽引，提高計 米效率;升降壓緊模塊的設(shè)置，負(fù)責(zé)將線纜傳動模塊與線纜夾緊，增大線纜傳動模塊與線纜 之間的摩擦力，并為線纜提供一定的張力，使待檢測線纜不易打滑或松垮，實(shí)現(xiàn)了高速牽 弓丨；超聲波換能模塊的設(shè)置，使本實(shí)用新型采用超聲波測量牽引出的線纜長度的，有效提高 計米測量精度;第一超聲波換能器和第二超聲波換能器由主控模塊控制超聲波收發(fā)單元來 發(fā)出并接收超聲波脈沖信號，實(shí)現(xiàn)了線纜長度的超聲波式測量;放大單元負(fù)責(zé)將測量計算 得到信號進(jìn)行放大;濾波單元負(fù)責(zé)將放大后的信號進(jìn)行濾波處理;A/D轉(zhuǎn)換單元負(fù)責(zé)將濾波 后的模擬信號轉(zhuǎn)換成電信號;存儲單元用來存儲A/D轉(zhuǎn)換單元傳送來的數(shù)據(jù);計算單元用來 對存儲單元中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換計算得到測量結(jié)果;計米顯示模塊負(fù)責(zé)顯示最終測得的數(shù)據(jù)。電 源模塊負(fù)責(zé)給本實(shí)用新型的各個工作單元供電。
【附圖說明】
[0031]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0032]圖2為本實(shí)用新型中線纜傳動模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為本實(shí)用新型的計米算法原理圖；
[0034] 圖4為本實(shí)用新型中超聲波收發(fā)單元的電路圖；
[0035] 圖5是本實(shí)用新型中放大單元的電路圖；
[0036] 圖6是本實(shí)用新型中濾波單元的電路圖；
[0037] 圖7是本實(shí)用新型中A/D轉(zhuǎn)換單元的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。
[0039] 如圖1所示，一種超聲波計米器，包括電源模塊1，主控模塊2,升降壓緊模塊3,線纜 傳動模塊4, 一組超聲波換能模塊(第一超聲波換能器5和第二超聲波換能器6)，超聲波收發(fā) 單元7,放大單元8,濾波單元9，A/D轉(zhuǎn)換單元10,存儲單元11，計算單元12和計米顯示模塊 13。所述存儲單元11包括FIFO存儲器。所述計算單元12包括DSP芯片。
[0040] 電源模塊1負(fù)責(zé)給整個計米器的各個工作單元供電。
[0041 ]主控模塊2負(fù)責(zé)控制升降壓緊模塊3，線纜傳動模塊4，第一超聲波換能器5，第二超 聲波換能器6,超聲波收發(fā)單元7,放大單元8,濾波單元9, A/D轉(zhuǎn)換單元10, FIFO, DSP和計米 顯示模塊13。
[0042]如圖2所示，升降壓緊模塊3負(fù)責(zé)將線纜傳動模塊4與待檢測線纜14夾緊，增大線纜 傳動模塊4與待檢測線纜14之間的摩擦力，并為待檢測線纜14提供一定的張力。
[0043] 如圖2所示，線纜傳動模塊4由四個邊緣上帶有凹槽的導(dǎo)線輪組成，分別為兩個上 導(dǎo)線輪41和兩個下導(dǎo)線輪42。該線纜傳動模塊4的四個導(dǎo)線輪軸向平行放置于待檢測線纜 14兩側(cè)，并由主控模塊2同步控制，四個導(dǎo)線輪轉(zhuǎn)速一致。負(fù)責(zé)將待檢測線纜14從計米器一 端直線傳送到另一端。
[0044] 第一超聲波換能器5和第二超聲波換能器6由主控模塊2控制超聲波收發(fā)單元7來 發(fā)出并接收超聲波脈沖。
[0045] 放大單元8負(fù)責(zé)將測量計算得到信號進(jìn)行放大。
[0046] 濾波單元9負(fù)責(zé)將放大后的信號進(jìn)行濾波處理。
[0047] A/D轉(zhuǎn)換單元10負(fù)責(zé)將濾波后的模擬信號轉(zhuǎn)換成電信號。
[0048] FIFO用來存儲A/D轉(zhuǎn)換單元10傳送來的數(shù)據(jù)。
[0049] DSP用來