基于超声波的糖溶液浓度检测系统设计

【摘要】食品、医疗等行业中常需要对糖溶液浓度进行监测和分析,常规的糖溶液浓度检测方法耗时长、精度低,超声波检测技术能够克服传统检测方法的不足,实现糖溶液浓度的精确测量。本文在对超声波时差测量法进行深入分析的基础上,提出了基于相位差的糖溶液浓度检测法,进行了基于超声波的糖溶液浓度检测系统设计,主要完成的工作内容如下：1.根据超声波在不同液体浓度中声学特性的不同,提出了相位差式超声波糖溶液浓度检测法。该检测法以现有超声波时差测量法为基础,用相位差作为待测糖溶液浓度测量参数,并建立了糖溶液浓度与相位差、温度关系的数学模型。2.进行了糖溶液浓度检测系统传感器配置与结构设计。根据超声波检相式测量原理,本系统选择了两对200kHz收发一体的水浸聚焦式超声波传感器,并将其分别放在纯净水和待测糖溶液中,通过检测两种浓度的相位差值实现糖溶液浓度的测量。3.进行了糖溶液浓度检测系统硬件电路设计。利用MSP430单片机为超声波换能器提供发射驱动信号,经调理电路获得两路接收信号的相位差,最后通过单片机进行数据处理并送出当前浓度信号。4.进行了糖溶液浓度检测系统单片机软件设计。通过IAR编程软件完成了超声波驱动信号、温度测量、A/D转换、红外标定等功能模块的程序编写。该系统设计具有硬件电路简单、成本低、能够在线实时检测,理论与实测表明该检测方法具有许多常用方法所不具备的优点,进一步完善后将有良好的应用前景。
【作者】刘健；
【导师】丁喜波；
【作者基本信息】哈尔滨理工大学，测试计量技术及仪器，2013，硕士
【关键词】超声波传感器；相位差；单片机；

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