专利名称：一种回声探测模拟器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模拟器，特别是涉及一种利用超声波在水中传播的物理特性而制成的回声探测模拟器。
背景技术：
回声探测仪(echo sounder)是利用超声波在水中传播的物理特性而制成的一种测量水深的水声导航设备。在航海上，船用回声测深仪的用途是1在情况不明的海域或浅水区航行时，测量水深以确保航行安全；2在其他仪器失效的情况下，可通过测量水深辨认船位；3用于航道及港口测量方面，提供精确的水文资料等等。但到目前为止可以模拟船舶回声探测仪的所有功能，在学校教学资源有限，无法使用船舶上实物进行教学讲解时，因此需要一种性能价格比好的回声探测模拟器在教学上运用。
实用新型内容针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种利用超声波在水中传播的物理特性而制成的回声探测模拟器。本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种回声探测模拟器，所述模拟器包括用于整个系统的数据处理的单片机，用于发射和接收超声波的超声波测传距感器，用于所述模拟器功能参数设定的按键，用于将测量的数据显示的显示屏和用于将测量的数据打印的打印机，所述超声波测距传感器、按键、显示屏和打印机均连接在单片机上。在本实用新型的具体实施例子中，所述超声波测距传感器的输入引脚TX和单片机的PWM输出引脚连接，超声波测距传感器的输出引脚RX与单片机的中断输入脚连接，按键和显示屏的数据口分别与单片机的I/O连接。在本实用新型的具体实施例子中，所述打印机采用串口 RS232接口的热敏打印机，其接数据接口 RXD、TXD、GND经电平转换芯片MAX232转换后与单片机的串口连接。本实用新型的积极进步效果在于本实用新型提供的回声探测模拟器具有以下优点本实用新型可以模拟船舶回声探测仪的所有功能，在学校教学资源有限，无法使用船舶上实物进行教学讲解时，本模拟器是非常好的替代品。本实用新型造价低廉，性能优异，灵敏度高，是船舶回声探测仪教学、讲解、示范理想的选择。

图I是本实用新型的原理结构框图。图2是本实用新型的电路图。图3是本实用新型的原理图。图4本实用新型单片机的工作的进程图。
具体实施方式

以下结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。图I是本实用新型的原理结构框图。如图I所示本实用新型包括用于整个系统的数据处理的单片机1，用于发射和接收超声波的超声波测距传感器2，用于所述模拟器功能参数设定的按键3，用于将测量的数据显示的显示屏4和用于将测量的数据打印的打印机5，所述超声波测距传感器2、按键3、显示屏4和打印机5均连接在单片机I上。图2是本实用新型的电路图，如图2所示，超声波测距传感器2的输入引脚TX和单片机I的PWM输出引脚连接，超声波测距传感器2的输出引脚RX与单片机I的中断输入脚连接，按键3和显示屏4的数据口分别与单片机I的I/O连接。打印机5采用串口 RS232接口的热敏打印机，其接数据接口 RXD、TXD、GND经电平转换芯片MAX232转换后与单片机I的串口连接。图3是本实用新型的原理图，如图3所示，回声探测模拟器是利用单片机，测量超 声波自发射至被反射接收的时间间隔t确定水的深度S。超声波从超声波测距传感器的发射换能器发射出去，经阻挡物反射，被反射回来后，超声波测距传感器的接收换能器接收该反射回波。利用单片机测出发射到接收这段时间间隔t，根据超声波在介质中传播速度V即可计算出测量距离s= (V*t)/2。图4本实用新型弹片机的工作的进程图，本模拟器使用AVR单片机用到单片机的两个定时器，一路定时器用于生成PWM波驱动超声波发射换能器生成超声波脉冲，另一路定时器用于计算从开始发射到收到回波脉冲的时间t。一 .单片机内部时钟晶振产生的脉冲信号，利用定时器I设定分频后输出宽度为d的脉冲信号，发射一个完整的宽度为d的脉冲，在发射的同时定时器2马上开始计时。二 .这时会出现3种情况I.计时经过一个完整重复周期T，超声波传感器中的接收换能器并没有收到回波信号，说明探测距离超出量程或者发射功率不够，需要调大发射功率，延长重复周期T，再次
步骤“一”。2.当超声波传感器中的接收换能器收到回波但是回波宽度D与发射宽度d不一致，说明有信号干扰存在，须重复步骤“一”。3.当超声波传感器中的接收换能器收到与发射宽度相同的回波后马上停止计时，得到时间T。T-d就是发射至接收的时间t。这样一个完整的测深过程完成，单片机利用测得的时间t计算出距离S=170*t (空气中距离)或者S=750*t (水中距离)。单片机完成一个探测过程后又进入下一个循环，这样不断检测多次取平均值可以提高系统精度，得到距离S后即可将数据送到显示屏和打印机输出。单片机在纸上打印坐标，并将每一次测得数据打印在对应的坐标上即可得到海底的近似凹凸深度曲线。本实用新型可以模拟船舶回声探测仪的所有功能，在学校教学资源有限，无法使用船舶上实物进行教学讲解时，本模拟器是非常好的替代品。本实用新型造价低廉，性能优异，灵敏度高，是船舶回声探测仪教学、讲解、示范理想的选择。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.一种回声探测模拟器，其特征在于所述模拟器包括用于整个系统的数据处理的单片机，用于发射和接收超声波的超声波测距传感器，用于所述模拟器功能参数设定的按键，用于将测量的数据显示的显示屏和用于将测量的数据打印的打印机，所述超声波测距传感器、按键、显示屏和打印机均连接在单片机上。
2.根据权利要求I所述的回声探测模拟器，其特征在于所述超声波测距传感器的输入引脚TX和单片机的PWM输出引脚连接，超声波测距传感器的输出引脚RX与单片机的中断输入脚连接，按键和显示屏的数据口分别与单片机的I/O连接。
3.根据权利要求I所述的回声探测模拟器，其特征在于所述打印机采用串口RS232接口的热敏打印机，其接数据接口 RXD、数据接口 TXD、数据接口 GND经电平转换芯片MAX232转换后与单片机的串口连接。
专利摘要本实用新型涉及一种回声探测模拟器，所述模拟器包括用于整个系统的数据处理的单片机，用于发射和接收超声波的超声波测距传感器，用于所述模拟器功能参数设定的按键，用于将测量的数据显示的显示屏和用于将测量的数据打印的打印机，所述超声波测距传感器、按键、显示屏和打印机均连接在单片机上。本实用新型可以模拟船舶回声探测仪的所有功能，在学校教学资源有限，无法使用船舶上实物进行教学讲解时，本模拟器是非常好的替代品。本实用新型造价低廉，性能优异，灵敏度高，是船舶回声探测仪教学、讲解、示范理想的选择。
文档编号G01S15/08GK202534185SQ20122003161
公开日2012年11月14日 申请日期2012年2月1日 优先权日2012年2月1日
发明者刘进超, 周会军, 周添畅, 许虎, 高翔 申请人:上海海事大学