构、耐腐蚀的超声波探头可测量十几米的液位[6]。

1.1.2 研究内容

进口的液位仪功能齐全，精度较高，但是价格比较昂贵且维修不是很方便。

对于小型用户来说，不是理想之选。而国内自行研制生产的液位仪价格相对便

宜，但精度不高，功能相对单一。为了设计出价格便宜，精度较高的超声波液

位仪，本设计采用 AT89S52 为核心的单片机电路，同时使用双探头的方式发

射和接收超声波，基于超声波测距的原理，算出液位的高度。 超声波在空气中的传播速度大约为 334ms，在同一介质中其传播速度相

对恒定，与激光的速度(3×108ms)相比，它的传播速度要慢得多，所以对超声

波信号的处理较为容易。因此，这也体现了超声波测距的独到之处，加之其成

本较低，所以超声波是比较理想的信号源[7]。

超声波液位测量方法与其它的液位测量方法相比，不易受光线、被测对象

颜色等因素影响，利用这样的特性，一般将仪器放置于黑暗、有灰尘、烟雾、

电磁干扰、有毒等恶劣的环境之中。同时超声波探头具有结构简单、价格便宜、

体积小、信号处理可靠等特点。综合而言，超声波液位仪具有非接触、精度较

高、实时测量、可靠性强等优点，较为适合国内市场。本篇论文研究的主要内

容是基于超声波液位仪的设计和提高精度方面的研究。为了提高数据的精确度，

重点探讨超声波在测量水平面高度时所受到诸如温度[8]，气候以及超声波强度

衰减等因素的影响，以及采取相应的措施来减少误差。

速度的影响： 超声波在工业应用中的频率为 5kHz-5MHz，超声波探头

到介质表面距离的计算公式如下：

D t 2c

D：探头到介质表面的距离；t：声波的传播时间；c：声波的传播速率 。

通过上面的介绍我们知道，以单片机为核心的超声波测距系统设计简单、

方便，而且测精度能达到工业要求。本课题研究的测距系统就是用单片机控制

的。

通过超声波发射器向某一方向发射超声波，单片机在发射时刻同时开始计

时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即反射回来，超声波接收器收

到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为c，根据计时器记录

的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离[9]。

利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时。

接收电路的输出端接单片机的外部中断源输入口。系统定时发射超声波，在启

动发射电路的同时启动单片机内部的定时器，利用定时器的计数功能记录超声