Other Parts Discussed in Thread: TDC1000, TUSS4470, BOOSTXL-TUSS4470
您好!问题1:TDC1000-C2000EVM如何设置换能器的工作频率和工作电压值,外侧换能器超声波才能够穿透金属钢50mm厚度?问题2:TOF测量值含有容器壁厚穿透时间,如何消除该时间对液位计算精度的影响。
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您好!问题1:TDC1000-C2000EVM如何设置换能器的工作频率和工作电压值,外侧换能器超声波才能够穿透金属钢50mm厚度?问题2:TOF测量值含有容器壁厚穿透时间,如何消除该时间对液位计算精度的影响。
您好,
1、TDC1000有可测量的最小和/或最大距离限制,具体最大和最小距离计算方法,请检索下面FAQ中的2.1) What is the minimum and/or maximum distance that can be measured with the TDC1000?
[FAQ] TDC1000: Everything You Need to Know for Ultrasonic ToF
可测量的最小距离取决于传感器(其频率和ringdown 特征)以及选择的TX脉冲数,或者取决于系统时钟频率。我想可能是这些参数不合适,使得不能测量50mm厚度金属钢。
2、这样超声波穿过了两种介质,一种是金属钢,一种是所测液体。超声波再这两种介质中传播的速度是已知的,而金属钢的距离也知道,因此可用总时间减去穿过金属钢的时间,进而得到穿过所测液体的时间。
感谢您的指导!查阅了您的推荐文档。习得超声波最大检测距离是有声音在介子中的传播速度确定的,较小程度上取决于换能器的频率,文档列举了TDC1000测量水的距离:
The maximum listen period for the TDC1000 is set at 8ms. To determine the maximum distance under ideal conditions use the following formula:
Max distance = speed of sound in medium (m/s) * 0.008 seconds / 2
This formula accounts for the round trip time in the case of a single transducer being used as both transmitter and receiver. As an example, the speed of sound in water is ~1480m/s, so the maximum distance measurable by the TDC1000 in water is ~5.9m one way.
问题:1、如上文档内容,TDC1000的监听时间最大只能设置到0.008秒吗?如果是这样,那么大于5.9米的容器或量程(如钢制容器的高度为30m,换能器安装在该容器外侧的底部,容器底层金属壁厚为50mm),还能否通过改变设置监听时长,来实现该大量程检测呢?采用发射和接受单功能换能器,是否可以解决最大监听回波时长的问题?如果可以,发射波与回波是否会互相干扰而影响声波的速度属性,进而影响检测结果。2、前面问题回复了声波在50mm厚度的穿透和回程时间可以在总TOF时间里减除,来确定声波在液体中的TOF。这要基于声波在金属中的已知速度参数,这个数据库可能不全或有差异,TDC1000能否进行一个发射得到两个回波的TOF检测?TOF1为50mm厚度金属与液面的回波时间,TOF2为声波穿透50mm金属后到液位表面的回波(含回波再次穿透50mm金属底层)。如果可以,这样就不需要金属声速数据库来计算TOF1。如此用两组换能器,其中一组设为水平状态(已知容器壁厚和液体距离,可求得液体中的声速),将求得适时声速用于垂直液位的计算。那么液体的声速数据库也不需要了。液位的检测就完全基于TOF的检测了。TDC1000是否具备一次发射后,能够检测到2个回波的TOF?
1、8 ms是基于datasheet表中使用的默认测试参数,时钟频率为1 MHz。在此频率下,T0的值为1 us。
数据表的8.4.6.2节介绍了设备的监听时间:

T0 为1us,TIMING_REG 为 1023 (x3FF) ,TOF_TIMEOUT_CTRL 最大可以设置 1024*T0, 最大 ECHO Listen Time:
(1023-30) * 8 * 1 us + 2^(1024* 1us) * 128 * 1 us = 8.072 ms.
如果输入频率较低,则可以延长此监听时间,但不建议将RX保持在监听模式下的时间超过100毫秒:

最好禁用 timeout 功能以最大化范围。另外随着范围的增加,回波将会减弱更多,建议将器件供电至最大电源电压,以增加输出脉冲幅度。
关于您上面问题的第2问,我不太明白在您的应用中超声波传播的路径是什么,但超声波的测距原理是超声波发射后经介质传播遇物体反射回传感器,然后TDC1000测量的往返时间,遇到不同物体的反射,往返时间肯定不同,这样会产生多个回波。需要考虑的是不同介质之间的声阻抗是不同的,反射系数也就不同,钢的声阻抗比较大,如下图所示,水和钢界面传输时会返回88%的回波,也因此不易穿透金属钢。更多信息见下面文档:
https://www.ti.com.cn/cn/lit/an/zhcab98d/zhcab98d.pdf
也有对应英文的:
https://www.ti.com/lit/an/slaa907d/slaa907d.pdf

关于TDC1000-GASEVM是否可行,我也不知道,影响超声波感测的因素有很多,影响因素上面链接文档第3部分有说明,这里也建议使用EVM板进行实际验证。
关于 TDC1000-GASEVM购买,我没找到对应购买链接,建议您按照以下方式联系客户支持部门,看是否还可以购买
TI还有其他超声波感应IC,具体查看下面FAQ:
https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/748143/faq-ultrasonic-sensors
您好!您提示这篇文档看过,正是基于所示图片声波反射数据而提出的产品检测方案。左图是首次提问的第二个问题,即您需要了解的具体引用中,超声波的检测路径,壁厚与量程(容积)不成比例的示意图。TXIRXI为一号换能器,我猜想其声波进入金属壁产生第一个回波TOF1,声波穿透金属壁厚后进入液体遇到对面金属容器壁面产生第二个回波TOF2,该声波通道拟用于声波在该种液体中的声速V=30m/(TOF2-TOF1)。同理,TX2RX2为第二号换能器,其第一个回波飞行时间为TOF11,第二个回波飞行时间为TOF12,那么液面高度H=(TOF12-TOF11)xV。该方案是否解决了介子种类不同和温度不同导致的声波速度计算需要数据库与温度补偿的问题(如果设想成立,介子在液体中声速数据和温度补偿就不需要了,因为是适时的检测数据,作为TOF检测后的计算依据)?但是,我不知道发射一组(几个脉冲)的超声波,TDC1000在这一个检测过程中,能否同时检测到2个回波的飞行时间数据,即TOF1和TOF2,或TOF11和TOF12。
您好!Ti客户支持方面对TDC1000-GASEVM的答复是:如果有就可以下单。看来目前已不提供该测试套件了。根据您推荐其他超声波IC文档,BOOSTXL-TUSS4470在性能方面更合适,但是对于我们的工程方案还有疑问:BOOSTXL-TUSS4470能否支持两个超声波传感器(换能器)工作(而且都具备发射与接收功能)?看TUSS4470技术文档,明确只有一个通道。虽然也说明可以连接2个传感器,单其中一个也只用于接收。您能否推荐BOOSTXL-TUSS4470可以实现连接两个独立的传感器(且都具备发射和接受功能)的案例?
是的,TUSS4470只有一路发送和一路接收通道,不支持同时接两个具备发射与接收功能的换能器。
它仅支持单个具备发送和接收功能的换能器,或者可以设置两个传感器来拆分发送和接收功能。