基于单片机的低功耗高精度融雪测量仪的设计
一条JNB bit，rel汇编语句执行时间为2个机器周期，一条CLR C汇编语句执行时间为1个机器周期，所以执行一次上述回波检测语句需要5个机器周期，而该设计中使用的晶振为12 MHz，一个机器周期为1 μs，因此需要5 μs。由公式S=VT/2，S为距离，V为波速，T为渡越时间。假设此时的V为340 m/s，得S=0.85 mm，误差在1 mm之内，在设计允许范围之内。
（2）温度补偿
由于超声波波速受到环境温度的影响，需要对波速进行温度补偿，利用数字温度传感器采集环境温度，以便为做成高精度的采集系统做保障。表2列出几种不同温度下的超声波波速[3]。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/170684.htm
根据上述表2中数据，可以得出温度补偿公式如式（1）所示：
V=331.5+0.607×T （1）
其中V表示实际波速，T表示环境温度。程序算法如下所示：
float Count_Supersonic_Speed
（UCHAR real_temp）
{
float V1；
V1=real_temp/2+real_temp/10+331+1/2；
return V1；
}
（3）对采集值进行数字滤波
由于实际测量中会出现偶然脉冲干扰，使测得的数值偏差很大，通过防脉冲干扰平均滤波法（Anti-Pulse Interference Average Filtering Method）踢除此干扰，同时对剩余的数据取平均值。测试效果如表3所示。
（4）真实值与测量值之间做线性补偿
由于实际测量值与真实值之间会存在误差，现在通过用一次函数Y=KX+B做线性补偿算法来减少测量误差。在没有加入补偿之前如表4中的误差1所示。E2到E11中的数值是Y由式EN=（AN+1-AN）/（BN+1-BN），（N=2~11）得到。F2到F22中的数据是对E2到E11中数据取平均值。G2到G11中的数据由公式GN=AN-FNBN，（N=2~11）。HN（N=2~11）中的数据是对G2到G11取平均值得到。计算出K=1.077 229 163，B=32.240 783 23。Y=1.077 229 163X+32.240 783 23，得到补偿后的数据I2到I22。最终保证误差在5‰左右，如表4中的误差2所示。
经过测试，融雪测量仪的测量范围为300 mm~2 000 mm，测量精度控制在5‰之内，且耗电量低。同时，由于考虑到实际应用环境的复杂性，对于元器件的选择全都采用工业级产品，以保证设备的稳定与可靠性。
参考文献
[1] 毛炜峰，张旭，杨志华，等.卫星遥感首次监测到准噶尔盆地西北部的冬季融雪洪水[J].冰川冻土，2010，32（1）：211-214.
[2] RAMSAYB H. The interactive multisensor snow and ice mapping system[J]. Hydrological Processes， 1998，12：1537-1546.
[3] 翟国富，刘茂恺．一种实时高精度的机器人用超声波测距处理方法[J].应用声学，1990（1）：17-24.
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