阅读说明：本技术 一种消声电路以及声波式水位监测设备 (Noise elimination circuit and sound wave type water level monitoring equipment ) 是由 徐乐华 戈燕红 谢广群 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明实施例公开了一种消声电路及声波式水位监测设备,消声电路包括单片机以及H桥驱动模块,H桥驱动模块包括信号缓冲器、双路电机H桥驱动电路、喇叭以及过载断路检测电路；所述信号缓冲器与所述单片机电连接并接收来自所述单片机的驱动信号以及消声信号；所述双路电机H桥驱动电路分别与所述信号缓冲器以及所述喇叭电连接；所述过载断路检测电路分别与所述喇叭以及所述单片机电连接。通过应用本发明的技术方案提出的消声电路,可有效抑制喇叭在驱动(发声振动)之时音圈所产生的振荡波,减小声波在经过导波管、声环及折弯传输时引起的波形叠加、振荡,大大提高了声波在软件算法中的可识别性。特别是在远距离、多折弯等复杂工况下尤其明显。(The embodiment of the invention discloses a silencing circuit and sound wave type water level monitoring equipment, wherein the silencing circuit comprises a single chip microcomputer and an H-bridge driving module, and the H-bridge driving module comprises a signal buffer, a double-path motor H-bridge driving circuit, a loudspeaker and an overload circuit break detection circuit; the signal buffer is electrically connected with the single chip microcomputer and receives a driving signal and a silencing signal from the single chip microcomputer; the double-circuit motor H-bridge driving circuit is electrically connected with the signal buffer and the horn respectively; the overload disconnection detection circuit is electrically connected with the horn and the singlechip respectively. By applying the noise elimination circuit provided by the technical scheme of the invention, the oscillation wave generated by the voice coil when the loudspeaker is driven (sound vibration) can be effectively inhibited, the waveform superposition and oscillation caused by the transmission of the sound wave through the waveguide tube, the sound ring and the bending are reduced, and the identifiability of the sound wave in a software algorithm is greatly improved. Especially under the complex working conditions of long distance, multiple bending and the like.)

一种消声电路以及声波式水位监测设备

技术领域

本发明涉及水位监测技术领域，尤其涉及一种消声电路以及声波式水位监测设备。

背景技术

从国家推行“河长制”以来，所要监测的江河湖泊千奇百怪，以传统的超声波系列水位监测产品相比，声波式监测有着工况适应性更强、施工维护成本更低等优势。在一些大坝、湖泊等安装点位十分苛刻的工况下尤其明显，由于它不需要像超声波、浮子式、雷达等产品一样需要垂直式安装，也不会像压力式、气泡式水位计等维护复原困难、易耗品昂贵等特点。

现有声波式水位监测类产品普通存在受温度、导波管转接(各种平台、折弯、斜陂)等影响，使得声波在传输过程中噪声大、声波振荡叠加变形等问题，使得软件在采集到声波信号的时候无法进行有效的分辨，引发测量精度不高，测量距离小等问题，以至无法与其它的超声系列产品进行媲美。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是如何提高声波式水位监测产品的测量精度。

为了解决上述问题，第一方面，本发明实施例提出一种消声电路，所述消声电路包括单片机以及H桥驱动模块，所述H桥驱动模块包括信号缓冲器、双路电机H桥驱动电路、喇叭以及过载断路检测电路；所述信号缓冲器与所述单片机电连接并接收来自所述单片机的驱动信号以及消声信号；所述双路电机H桥驱动电路分别与所述信号缓冲器以及所述喇叭电连接；所述过载断路检测电路分别与所述喇叭以及所述单片机电连接。

其进一步的技术方案为，所述单片机包括驱动信号输出引脚以及消声信号输出引脚；所述信号缓冲器包括驱动信号输入引脚以及消声信号输入引脚；所述驱动信号输出引脚与所述驱动信号输入引脚电连接；所述消声信号输出引脚与所述消声信号输入引脚电连接。

其进一步的技术方案为，所述驱动信号输出引脚通过第一限流电阻与所述驱动信号输入引脚电连接。

其进一步的技术方案为，所述消声信号输出引脚通过第二限流电阻与所述消声信号输入引脚电连接。

其进一步的技术方案为，所述驱动信号输入引脚通过第一接地电阻接地。

其进一步的技术方案为，所述消声信号输入引脚通过第二接地电阻接地。

其进一步的技术方案为，所述信号缓冲器包括驱动缓冲信号输出引脚以及消声缓冲信号输出引脚；所述双路电机H桥驱动电路包括双向电机驱动芯片，所述双向电机驱动芯片包括驱动缓冲信号输入引脚以及消声缓冲信号输入引脚；所述驱动缓冲信号输出引脚与所述驱动缓冲信号输入引脚电连接；所述消声缓冲信号输出引脚与所述消声缓冲信号输入引脚电连接。

其进一步的技术方案为，所述驱动缓冲信号输出引脚通过第三接地电阻接地；所述消声缓冲信号输出引脚通过第四接地电阻接地。

其进一步的技术方案为，所述过载断路检测电路包括信号放大器以及采样电阻，所述信号放大器通过所述采样电阻与所述喇叭电连接。

第二方面，本发明实施例提出一种声波式水位监测设备，所述声波式水位监测设备包括如第一方面所述的消声电路。

通过应用本发明的技术方案提出的消声电路，可有效抑制喇叭在驱动(发声振动)之时音圈所产生的振荡波，减小声波在经过导波管、声环及折弯传输时引起的波形叠加、振荡，大大提高了声波在软件算法中的可识别性。特别是在远距离、多折弯等复杂工况下尤其明显。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提出的一种消声电路的H桥驱动模块的电路图；

图2为本发明实施例提出的一种消声电路的单片机的示意图；

图3为本发明实施例提出的一种接收放大电路的电路图；

图4为应用了本发明实施例提出的消声电路后所采集到的声波信号图；

图5为应用了本发明实施例提出的消声电路后所采集到的另一声波信号图；

图6为本发明实施例提出的一种声波式水位监测设备的安装示意图；

图7为本发明实施例提出的一种声波式水位监测设备的导波管的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

参见图1-图3，本发明实施例提出一种消声电路，由图可知，该消声电路包括单片机U5以及H桥驱动模块。所述单片机U5分别与接收放大电路以及H桥驱动模块电连接。在本实施例中，H桥驱动模块包括信号缓冲器U2、双路电机H桥驱动电路10、喇叭LS2以及过载断路检测电路20。在本实施例中，采样信号经接收放大电路及预设的软件动态增益调节后送入单片机U5的ADC引脚进行数据采集。信号缓冲器U2与单片机U5电连接并接收来自单片机U5的驱动信号以及消声信号；双路电机H桥驱动电路10分别与信号缓冲器U2以及喇叭LS2电连接；过载断路检测电路20分别与喇叭LS2以及单片机U5电连接。

通过应用本发明的技术方案提出的消声电路，通过预设软件控制驱动双路电机H桥驱动电路做出电机刹车的效果，可有效抑制喇叭在驱动(发声振动)之时音圈所产生的振荡波，减小多余振荡波在经过导波管、声环及折弯传输时引起的波形叠加、振荡，大大提高了声波在软件算法中的可识别性。特别是在远距离、多折弯等复杂工况下尤其明显。

具体地，单片机U5包括驱动信号输出引脚PB3/JTDO以及消声信号输出引脚PA15/JTDI。信号缓冲器U2包括驱动信号输入引脚1A、消声信号输入引脚3A、驱动缓冲信号输出引脚6Y以及消声缓冲信号输出引脚4Y。双路电机H桥驱动电路10包括双向电机驱动芯片U3，双向电机驱动芯片U3包括驱动缓冲信号输入引脚FI以及消声缓冲信号输入引脚BI。

单片机U5的驱动信号输出引脚PB3/JTDO与信号缓冲器U2的驱动信号输入引脚1A电连接，单片机U5通过驱动信号输出引脚PB3/JTDO向信号缓冲器U2输出驱动信号。

单片机U5的消声信号输出引脚PA15/JTDI与信号缓冲器U2的消声信号输入引脚3A电连接；单片机U5通过消声信号输出引脚PA15/JTDI向信号缓冲器U2输出消声信号。

信号缓冲器U2的驱动缓冲信号输出引脚6Y与双向电机驱动芯片U3的驱动缓冲信号输入引脚FI电连接，信号缓冲器U2通过驱动缓冲信号输出引脚6Y向双路电机H桥驱动电路10输出驱动缓冲信号。

信号缓冲器U2的消声缓冲信号输出引脚4Y与双向电机驱动芯片U3的消声缓冲信号输入引脚BI电连接，信号缓冲器U2通过消声缓冲信号输出引脚4Y向双向电机驱动芯片U3输出消声缓冲信号。

所述过载断路检测电路20包括信号放大器U4以及采样电阻R7，信号放大器U4通过采样电阻R7与所述喇叭LS2电连接，所述信号放大器U4还与单片机U5连接。

信号缓冲器U2的驱动信号输入引脚1A通过第一接地电阻R1接地。信号缓冲器U2的消声信号输入引脚3A通过第二接地电阻R4接地。信号缓冲器U2的驱动缓冲信号输出引脚6Y通过第三接地电阻R5接地。信号缓冲器U2的消声缓冲信号输出引脚4Y通过第四接地电阻R6接地。

需要说明的是，为了避免电流过大，在本实施例中，单片机U5的驱动信号输出引脚PB3/JTDO通过第一限流电阻R2与信号缓冲器U2的驱动信号输入引脚1A电连接。单片机U5的消声信号输出引脚PA15/JTDI通过第二限流电阻R3与信号缓冲器U2的消声信号输入引脚3A电连接。

通过应用本发明的技术方案提出的消声电路，可有效抑制喇叭在驱动(发声振动)之时音圈所产生的振荡波，减小声波在经过导波管、声环及折弯传输时引起的波形叠加、振荡，大大提高了声波在软件算法中的可识别性。特别是在远距离、多折弯等复杂工况下尤其明显。

由于喇叭在被驱动发声之后，由喇叭的弹波等结构引起喇叭产生来回的振荡波，而这些振荡波对检测是干扰，而且由于声波的频率没有超声波高，所以在时间轴上的精度影响会更大。加上导波管中用于温度补偿的多级声环，使得声波经过声环时反弹叠加。在本发明实施例中，消声电路通过单片机产生两路驱动信号，由信号缓冲器放大后，送入双向电机驱动芯片(H桥或者由4路MOS管搭建的可换向H桥驱动模块)驱动喇叭。本H桥驱动模块在预设的软件驱动信号的控制下可实现电机刹车的效果，很好的控制喇叭的余振消除杂散波。H桥驱动模块应用电机刹车的原理进行驱动喇叭，以极窄的脉冲进行驱动发声，使得回波呈现趋于单一主峰的状态，使得在软件能轻松的在杂乱的回波声中分辨出声环与液位波，有效快速的计算出实际的水位。

参见图3，需要进一步说明的是，接收放大电路的具体结构为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

参见图4-图5，图4-图5均为应用了本发明实施例提出的消声电路后所采集到的声波信号图，有图可知，通过本发明实施例提出的消声电路后所采集到的声波信号的杂波较少，回波呈现趋于单一主峰的状态，使得在软件能轻松的在杂乱的回波声中分辨出声环与液位波，有效快速的计算出实际的水位。

参见图6-图7，图6为本发明实施例提出的一种声波式水位监测设备的安装示意图；图7为本发明实施例提出的一种声波式水位监测设备的导波管的结构示意图。本发明实施例提出一种声波式水位监测设备，该声波式水位监测设备包括如上述实施例提出的消声电路。该消声电路的详细介绍已在上述实施例中给出，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，尚且本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。