超声波数据传输系统
超声波流量计数据采集系统
超声波流量计数据采集系统摘要:本文中首先讨论了超声波流量计数据采集系统的结构,然后分别介绍采集终端、服务器的设计和实现。
关键词:数据采集系统结构数据采集控制模块超声波流量计超声波流量计是一种使用超声波进行液体流速和流量测量的仪器。
它可以广泛的应用在工业上进行各种液体流量、流速测量的地方,是一种广泛使用的仪器。
在自来水供水中,在供水网络的主管道上使用了较多的超声波流量计进行流量和流速测量,但是这些仪表分布较广,测量的数据传输是一个重要的问题。
本文设计的就是一个用于采集超声波流量计数据的系统,该系统使用GPRS数字传输模块,实现了对数据的无线采集。
本文中首先讨论了系统的结构,然后分别介绍采集终端、服务器的设计和实现。
1 系统结构总体来说,系统分为两个部分,即数据采集终端和服务器端。
数据采集端测量数据并通过GPRS数字传输模块传输到通信服务器。
通信服务器是一台接入互联网的拥有固定IP地址的计算机,在该服务器上运行的软件与所有注册的客户端通信并将接收到的数据存入指定的数据库。
数据库服务器提供数据存储、数据查询等数据服务,一方面,通信服务器将所有的采集数据和其它通信信息添加到数据库服务器,另一方面,它接收客户端的数据查询处理请求。
用户通过用户终端观察和分析数据。
综上所述,该系统中需要以下设备和软件:*超声波流量计:该设备负责测量管道内水的流速和流量,由其它厂家提供。
*数据采集控制模块:与超声波流量计通信并管理超声波流量计,它将采集到的数据通过GPRS数字传输模块传送到服务器。
同时接收来自服务器的命令,检测超声波流量计的状态,实现实时和定时两种方式的数据采集。
*GPRS数字传输模块:由数据采集控制模块使用,是系统的数据传输设备。
*通信服务器软件:负责与数据采集终端的通信,管理所有的采集点和采集终端,并将接收到的数据存放到数据库中。
*数据库服务器:提供数据服务。
根据系统的规模可以采用不同的数据库系统。
*用户终端软件:用来浏览、分析、打印、修改采集到的数据库中的数据。
伟岸超声波远传水表工作原理
伟岸超声波远传水表工作原理
伟岸品牌的超声波远传水表工作原理基于超声波测流技术，其基本工作流程如下：
1.流量测量：超声波远传水表内部装有超声波传感器（换能器），通常采用一对发射和
接收探头。
当水流通过水表时，传感器会向水中发射超声波脉冲，一部分超声波沿着水流方向传播，另一部分则逆水流方向传播。
2.时间差法测量：由于水流的存在，顺流方向的超声波速度会因与水流方向相同而加
快，逆流方向的超声波速度则会因与水流方向相反而减慢。
接收端接收到两束超声波信号的时间差，可以计算出水流速度。
3.数据处理与转换：根据超声波在水中传播的速度、经过的距离以及时间差，通过特定
的算法计算出瞬时流量，再累计一段时间内的总流量，并将这些数据进行数字化处
理。
4.无线传输：这种远传功能的水表还集成了无线通信模块，如GPRS、LoRa或NB-IoT
等，将计量到的水量信息实时或定期发送至远程的数据采集系统，方便供水部门实时监控和抄表。
5.电源管理：为了实现长期稳定的工作，超声波远传水表一般配备电池供电，且具有低
功耗设计，确保在电池寿命期内能够持续正常运行。
总之，伟岸超声波远传水表利用超声波测量技术精确测定水流量，并结合现代无线通讯技术实现远程抄表及数据传输，大大提高了水资源管理效率和服务质量。
超声波车位引导系统方案
超声波车位引导系统方案超声波车位引导系统是一种利用超声波技术对停车场内车辆和停车位进行实时监测并提供实时导航的系统。
该系统可以提高停车场车位的利用率并减少停车冲突，使停车更加方便和高效。
本文将详细介绍超声波车位引导系统的方案。
一、系统原理1.超声波传感器：安装在每个停车位上，能够实时监测停车位的状态，包括是否有车辆停放以及车辆大小。
2.数据传输系统：负责将传感器采集到的数据传输给中央处理设备。
3.中央处理设备：接收传感器数据并进行处理，计算出当前停车位的状态，并根据不同状态给出相应的导航指令。
4.导航指示器：以LED或LCD等形式显示车位的状态，包括红绿灯、箭头等，方便驾驶员停车。
二、系统方案1.车位检测方案超声波传感器通过发送和接收超声波信号来检测车位是否被占用。
当车位有车辆停放时，超声波信号会被车辆反射回传感器，传感器可以通过测量信号的时间差计算出车位的状态。
2.数据传输方案传感器采集到的数据通过有线或无线方式传输给中央处理设备。
可以使用无线通信技术如Wi-Fi或ZigBee来传输数据，也可以使用有线通信技术如Ethernet或RS485来传输数据。
3.中央处理设备方案中央处理设备负责接收和处理传感器数据，并计算出车位的状态。
可以使用微控制器或嵌入式处理器作为中央处理设备，并配备足够的存储容量和处理能力。
为了提高系统的可靠性和实时性，可以在中央处理设备上采用分布式处理结构。
4.导航指示器方案导航指示器采用LED或LCD等显示屏幕来显示车位的状态。
当车位被占用时，显示红色；当车位可用时，显示绿色；当车辆进入或离开停车位时，显示箭头指示车辆行进的方向。
同时，可以在停车场入口处设置大型显示屏，显示停车场内的车位使用情况。
三、系统优势1.提高停车位利用率：驾驶员可以通过导航指示器直观地了解停车场内车位的使用情况，快速找到可用的车位。
2.减少停车冲突：导航指示器可以有效地引导驾驶员停放车辆，减少停车冲突和事故的发生。
超声波测量实验的操作指南与数据处理
超声波测量实验的操作指南与数据处理引言：超声波是一种高频声波，具有广泛的应用领域。
在工业、医疗、环境监测等方面，超声波测量技术被广泛采用。
本文将为您介绍超声波测量实验的操作指南和数据处理方法，帮助您进行准确、可靠的测量。
一、实验前准备：1. 确保实验室环境干净、安静，以减少外界干扰。
2. 检查超声波测量设备的状态，如传感器、发射器和接收器是否正常工作，探头是否清洁。
3. 根据实验需求，选择适当的超声波测量仪器和参数设置。
二、实验操作步骤：1. 将传感器与超声波仪器连接，并固定在待测物体上。
确保传感器与待测物体之间的距离适当。
2. 打开超声波测量仪器，并进行初始化设置。
根据实验需要，设置适当的频率、功率等参数。
3. 将超声波发射器放置在测量区域的一侧，将接收器放置在另一侧，使其正对待测物体。
4. 启动超声波发射器，发射超声波信号。
通过接收器接收反射回的超声波信号，并将数据传输给计算机或储存器。
5. 根据实验需求，可进行多组测量，以提高数据的准确性和可靠性。
三、数据处理方法：1. 数据预处理：对采集到的超声波信号进行滤波、降噪等预处理工作。
可以采用数字滤波器、中值滤波器等方法，提取有效信号。
2. 数据分析：根据实验目的，选取合适的分析方法。
如计算超声波的传播速度、衰减系数等。
3. 数据可视化：使用数据可视化工具，将处理后的数据转化为图表或曲线。
通过观察图表或曲线，可以直观地了解实验结果。
4. 数据比对与验证：将实验测得的数据与已知数据进行比对，验证实验结果的准确性。
如对某材料的密度进行测量，可与已知密度进行对比。
5. 数据修正与优化：根据实验结果，对数据进行修正或优化。
可以采用拟合算法等方法，提高数据的精度和可靠性。
6. 数据报告与解释：将实验结果整理成报告，并进行合理解释。
报告应包含实验目的、方法、结果和结论等内容，以便他人理解和参考。
结论：超声波测量实验是一种常见且重要的测量技术，它可以应用于多个领域，为工业和科研提供了可靠的数据支持。
超声波检测技术中的数字信号处理方法
网络信息工程2021.07超声波检测技术中的数字信号处理方法李晓丽，王娟（开封大学，河南开封，475000）摘要：当前科学技术的快速发展，使数字信息技术出现在了人们的生活前面,数字信号技术深入到了人们生活的方方面面，比如在超声波检测技术中，数字信号处理方法具有独特的优势,可以更好地满足现代超声技术发展的多样化要求。
在新技术的发展下，新超声技术的出现将数字信号融入其中，可以降低对媒质特性的非接触测量的破坏，提升超声波检测技术的质量,增强环境的适应能力，继而实现在线测量。
本文就超声波检测技术中数字信号的处理方法进行研究和分析,旨在提高数字信号处理的效率。
关键词：超声波；检测；高精度；数字信号处理Digital Signal Processi n g Method in Ultraso n ic Detecti o n Tech n o l ogyLi Xiaoli,Wang Juan(Kaifeng University,Kaifeng Henan,475000)Absrtact：W ith the rapid development of science and technology,digital information technology has appeared in front of people's life.Digital signal technology has a unique advantage,which can better meet the diversified requirentents of the development of modern ultrasonic technology・Withthe development of new technology,the emergence of new ultrasonic technology can reduce the damageof non-contact measurement of media characteristics,improve the quality of ultrasonic detection technology,enhance the adaptability of the environment,and then realize on-line measurement.In this paper,the processing method of digital signal in ultrasonic detection technology is studied and analyzed in order to improve the efficiency of digital signal processing.Keywords：ultrasonic;detection;high precision;digital signal processingo前言超声波技术是一种新型的技术，该技术具有多种优势，其自身的特点是波长短，适应多种材料技术，可以对不同的材料等传统，包括金属材料等。
超声波探伤仪工作原理
超声波探伤仪工作原理超声波探伤仪工作原理概述超声波探伤仪是一种非破坏性检测仪器，主要用于材料内部缺陷的检测。
其工作原理是利用超声波在不同介质中传播产生的反射、折射、散射等现象来判断材料的内部结构和性能。
超声波传播超声波是指频率超过20kHz的声波，在介质中的传播速度和方向与介质的密度、弹性系数、声阻抗等参数有关。
当超声波传播到不同介质边界时，会发生反射、折射和透射现象。
反射现象当超声波遇到介质边界时，一部分能量会被反射回来，形成回波。
回波的强度、声波传播时间以及回波的波形等信息可以反映材料内部的缺陷情况。
折射现象当超声波传播到介质边界时，如果两侧介质的声速不同，就会发生折射现象，即声波的传播方向发生改变。
利用折射现象可以测量材料的界面情况和孔隙率。
散射现象当超声波传播到材料中的颗粒或微小缺陷时，会发生声能的散射现象。
根据散射声的延迟时间、幅度和形态等特性，可以分析材料的缺陷类型和大小。
超声波探伤仪工作步骤超声波探伤仪主要包括发射器、接收器和控制系统。
其工作步骤如下：1.发射超声波信号：发射器产生高频率的脉冲超声波信号，通过探头将超声波传播到被测材料内部。
2.接收回波信号：超声波在材料内部传播时，如果遇到缺陷或界面，会产生回波信号。
接收器接收回波信号，并将其转换成电信号。
3.信号处理：接收器将接收到的电信号进行放大、滤波等处理，使其适合后续分析和显示。
4.分析和显示：经过信号处理后，将回波信号分析得到的数据进行计算和处理，生成图像或波形显示。
根据回波信号的特征，可以判断材料的缺陷类型、位置和尺寸。
应用领域超声波探伤仪广泛应用于工业领域的质量控制、产品检测等方面。
其主要应用领域包括：•金属材料检测：用于检测金属材料中的内部缺陷，如焊缝、裂纹等。
•塑料制品检测：用于检测塑料制品中的气泡、杂质等缺陷。
•非金属材料检测：如陶瓷、玻璃等材料内部的缺陷检测。
•航空航天领域：用于检测飞机、航天器等的结构和部件的缺陷情况。
超声波流量计的工作原理
超声波流量计的工作原理
超声波流量计是一种常用的流量测量设备，它通过发送超声波信号并测量其传播时间和频率来实现流量的测量。
其工作原理如下：
1. 发送超声波信号：流体通过流量计时，设备中的传感器会发送超声波信号。
2. 波束传播：超声波信号以一个特定的角度向流体传播，并在流体中形成一个波束。
3. 接收回波信号：超声波在流体中传播时，会遇到不同的流速，从而导致信号的传播时间和频率发生变化。
当超声波波束遇到流体中的颗粒或气泡时，会反射回来，形成回波信号。
4. 测量时间差：流量计会测量超声波信号从发送到接收回波的时间差。
根据声速和传输距离，可以计算流体的流速。
5. 计算流量：根据测量得到的流速和截面积，可以计算得出流体的流量。
超声波流量计的工作原理基于多次测量和计算，可以提供精确的流量数据。
由于超声波的高频信号和无需直接接触流体，该技术广泛应用于各种工业和商业领域中的流量测量。
超声波传感器连接器的工作原理
超声波传感器连接器的工作原理
超声波传感器连接器是一种用于将超声波传感器与其他电子设备或系统连接的接口装置。
超声波传感器是一种基于超声波的测距传感器，可用于测量物体与传感器之间的距离。
超声波传感器连接器的工作原理是通过连接器将超声波传感器与其他设备进行电连接。
超声波传感器连接器通常由若干个引脚组成，每个引脚都具有特定的作用。
其中最常见的引脚包括电源引脚、接地引脚、信号引脚等。
电源引脚用于提供超声波传感器所需的电源供应，接地引脚用于将传感器与其他设备接地，信号引脚用于传输超声波传感器所测得的距离数据。
1.连接超声波传感器：首先，将超声波传感器连接器插入超声波传感器的连接端口。
连接器的接口通常与传感器的连接端口相匹配，确保连接的稳定性。
2.电力传输：一旦连接完成，电源引脚将开始向超声波传感器提供所需的电力。
这个步骤确保传感器在工作期间能够正常运行。
3.数据传输：信号引脚用于传输超声波传感器测得的距离数据。
传感器通常通过脉冲信号来测量物体与传感器之间的距离。
超声波传感器连接器通过信号引脚将这些距离数据传输到其他设备或系统，以供进一步处理或显示。
超声波传感器连接器的工作原理是通过电连接将超声波传感器与其他设备连接起来，实现数据传输和电力供应。
这种连接器可以确保传感器正常工作，并将测量出的距离数据传输给其他设备进行处理。
超声波传感器连接器广泛应用于物体检测、测距、避障等领域，如智能机器人、自动驾驶车辆、工业自动化等。
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微芯杯电子设计报告超声数据传输系统队员名单：注：主办方胡乱出题，没有验证可行性。
但是经过不懈努力，基本上实现了30 米的超声波通信【摘要】本系统作品基于超声波发射头T40 和超声波接收头R40，利用超声波实现了数字信号的近距离传输。
发射部分利用数字电路555 产生40k 标准的矩形波用作载波，并采用了升压中周，以提高发射功率，从而提高数据传输距离。
接收部分经过前级放大，滤波，自动增益控制，后级放大，包络检波，迟滞比较等模块，实现了数据的准确提取。
MCU 采用ARM 系列单片机F103zet6，通过单片机的处理，实现数据的自动发送和显示。
具有方便直观的人机界面。
系统数据传输误码率低，具有一定的使用价值。
【关键词】超声波自动增益控制包络检波stm32【Abstract】This system base on T40 and R40 which one is an ultrasonic transmitter and the other is an ultrasonic receiver. And we use the ultrasonic to achieve that digital signal can be transmission in a close range. For the radiating portion, we use IC 555 to produce the carrier signal whose frequency is 40K. At the same time, transformer is used to promote the energy which the radiating portion used. For the receiver, there are six parts in total. A preamplifier ，a filter ,an AGC model, a post-amplifier, a envelope detector, and a hysteresis comparator are all included in this system. Working with the MCU ARM F103zet6, the receiver can receive and send messages with a low bit error rate. It has practical applicability to some extent.【keyword】ultrasonic AGC envelope detector F103zet6目录一方案论证及比较 (3)1.1 调制方式的选取 (3)1.2 载波信号的产生 (3)1.3 前端放大器的设计 (4)1.4 AGC 电路的设计 (5)1.5 编码方式的选择 (6)二系统方案设计与参数计算 (7)2.1 系统总体方案 (7)2.2 硬件电路设计 (7)2.2.1 载波信号电路 (7)2.2.2 滤波电路设计 (8)2.2.3 包络检波电路设计 (8)2.3 软件流程设计 (8)三测试方法及数据 (8)3.1 测试方法简介 (9)3.2 基础部分测试数据 (9)3.3 发挥部分测试数据 (9)四测试结果及分析 (10)五小结 (10)六参考文献 (11)一、方案论证与比较1.1 调制方式的选择系统要实现数字信号的发送，由于信道中干扰较大，所以必须将数字信号通过一定的方式叠加到模拟信号上，从而在信道中更好的传输。
【方案一】采用PSK 调制方法，利用模拟开关，使高低电平数字信号控制模拟开关在两个相位差为180 度的载波信号之间选择。
信号解调时采用相干解调的方式提取出原数字信号，在进行进一步的处理。
【方案二】采用FSK 调制方法。
FSK 调制方式的实现也可以采用模拟开关，在两个不同的频率点之间选择，高低电平对应的载波频率不同。
在接收端可用滤波器来解调，调制和解调均比较方便。
【方案三】采用ASK 调制方法。
ASK 调制过程实现简单，通过数字信号与载波信号相乘即可以实现。
【方案选择】由于我们采用的是超声波传输信号，超声波相对光速来说非常慢，环境中的多径效应对波形的相位影响较大，故不适宜采用PSK 调制方法。
而对于FSK，由于超声波发射器T40 是采用共振模式工作的，对于非40K 的载波信号不能引起它的共振，故而不能发出。
而对于ASK 调制方式，在高电平时有40K 的载波信号发出，低电平时没有信号发出。
系统容易实现，且包络检波即可解调，电路简单。
综合上述，故选择方案三。
1.2 载波信号的产生系统要实现数字信号的发送，必然需要调制，载波信号的产生就是必然的了。
【方案一】采用运放NE5532 与基本的电阻电容构成方波发生电路。
该电路如下：电路的优点是结构简单，频率稳定，占空比可调。
【方案二】采用数字电路555 构成基本的振荡电路，电路如下：【方案选择】采用运放搭建方波振荡电路结构简单。
但是需要调制电路，才能实现信号的调制，但是如果用数字电路555，通过他的使能端RST 即可实现调制，电路简单可靠。
综上，故选择方案二。
1.3 前级放大器设计由于R40 接收到的信号为uV 级别的小信号，所以前端放大电路就显得十分必要。
【方案一】采用OP07 构成前级放大器，OP07 具有极低的输入噪声，和极低的偏置电压，适宜于小信号的放大。
【方案二】采用ne5532 构成的三运放仪表放大电路，电路具有较高的输入阻抗和较高的共模抑制比，具有极其优异的性能。
【方案三】采用运放OP37 构成的正相放大器作为前级放大的电路，电路结构简单。
【方案选择】OP07 虽然具有极低的噪声和极低的偏置电压，但是他的转换速率比较低，只适宜直流信号和低频信号的放大。
由NE5532 构成的仪表放大器电路虽然性能较高，但是电路颇为复杂。
OP37 也是低噪声运放，其偏置偏压可以通过引脚调节，同时它具有较高的转换速率，完全能胜任本系统的放大任务，且电路结构简单。
综上,故选择方案三。
1.4 AGC 电路的选取为了消除不同距离接收到的信号强度不同，从而影响解调的问题，故在接收部分设计了AGC 电路。
【方案一】采用AD603 构成的宽范围AGC 电路来实现自动增益控制，电路如下图所示：【方案二】采用VCA810 构成得AGC 电路。
如下：【方案选择】方案一的AGC 电路性能良好，但是结构复杂。
方案二由VCA810 加上少量的外围器件构成性能良好的AGC 电路，完全能满足本系统的要求。
综上：故选择方案二。
1.5 编码方式的选择【方案一】奇偶校验编码采用就校验编码，当每一个字节中有奇数个位的数据出错是，能够有效检测出，从而舍弃数据，重新接收。
可以在一定程度上减少误码。
【方案二】海明码编码海明码是一种纠错码，采用海明码进行编码，可以对数据进行纠错，提高数据准确性，但是增加了编码长度，对传播速度和传播效率有所降低。
【方案三】只发送数据，不进行任何编码。
在不出现误码的情况下，这种方法效率最高。
【方案选择】经过实际传播实验，发现，当信道能够传播数据时，收到的数据基本上保持零误码。
当信道出现误码的时候，误码率极大，检错码和纠错码均无多大作用，当不采用任何校验进行编码，传输效率高，而且，只要信道合适，不会出现误码，因此，选择方案三。
二、系统方案设计及参数计算2.1 系统总体方案2.2 硬件电路设计2.2.1 载波信号产生电路如图所示，为40KHz 方波振荡电路的设计图.f=1.443/((R2+2*R1)*c)T1=0.693*(R1+R2)*CT2=0.693*R1*C若占空比为50%，则R1>>R2;令R2=500Ω，C1=3200pF，解得R1=5.4KΩ，实际上R1 采用滑动变阻器进行微调。
2.2.2 滤波电路如图电路采用了二阶sallen-key 高通滤波器，滤除电路中的低频噪声，电路图如下：截止频率f=1/(2π*sqrt（R1R2C1C2）)；所以令C1=C2=1.5nF，解得R1=3KΩ；R2=4KΩ。
2.2.3 包络检波电路设计包络检波在接收电路中起着极其重要的作用，它是将电路的接收信号转换为我们原数字信号的关键。
电路图如下：载波信号的周期为1/(40K)=0.025mS，假设电路以1Kbps 的速率发送数字信号，那么每个bit 的周期为1mS。
设定电容量为10nF，设定放电时间常数为0.1mS. 计算可得，电阻R1=10KΩ。
2.3 软件流程设计2.3.1 发射端设计流程2.3.1 接收端设计流程三、测试方法及数据3.1 测试方法简介测试时，发射端利用单片机发射任意字母或者数字，在接收端接收信号并显示在HB12864 上，方便观察。
通过比较发射部分和接收部分的差异，从而计算出误码率等参数。
整机功耗的测定则是采用输入电压乘以输入电流的方式来测定。
3.2 基础部分测量数据发射距离10m节点电压显示是节点温度显示是编辑短信长度30发射时间1S误码率0发射部分功耗0.6w接收部分功耗0.7w3.3 发挥部分测量数据显示发射节点地址01传送字符数Asdfghjkl123456传送时间小于1s误码率0传送距离30 米发送部分整机功耗0.6w接收部分整机功耗0.7w4.测试结果及分析通过以上数据测量以及数据处理。
我们可以得出如下结论：1. 本系统较好的完成了基础部分和发挥部分要求的各项指标，但是通信距离受环境的影响较大，在外界干扰较小的情况下，通信距离可以达到30 米以上。
5.小结经过一个月不懈的努力制作调试。
本系统较好的完成了要求的各项指标，收获很多，非常感谢芯空科协对此次活动的举办。
六、参考文献《微弱信号检测》高晋占，清华大学出版社（第二版）《德州仪器高性能单片机和模拟器件在高校中的应用和选型指南》黄争，德州仪器半导体技术（上海）有限公司大学计划部《模拟电路分析与设计基础》吴援明唐军，科学出版社困了的话是睡觉还是喝咖啡呢，到底应该如何实现。
可是，即使是这样，困了的话是睡觉还是喝咖啡呢的出现仍然代表了一定的意义。
这种事实对本人来说意义重大，相信对这个世界也是有一定意义的。
对我个人而言，困了的话是睡觉还是喝咖啡呢不仅仅是一个重大的事件，还可能会改变我的人生。
可是，即使是这样，困了的话是睡觉还是喝咖啡呢的出现仍然代表了一定的意义。
这种事实对本人来说意义重大，相信对这个世界也是有一定意义的。
马克思在不经意间这样说过，一切节省，归根到底都归结为时间的节省。
这不禁令我深思。
叔本华在不经意间这样说过，普通人只想到如何度过时间，有才能的人设法利用时间。
这启发了我，困了的话是睡觉还是喝咖啡呢的发生，到底需要如何做到，不困了的话是睡觉还是喝咖啡呢的发生，又会如何产生。