超聲波液位計(jì)的測量原理，特點(diǎn)1 .測量原理

超聲波液位計(jì)的工作原理是，從換能器(探頭)傳來的高頻超聲波脈沖在被測定介質(zhì)的表面反射，一部分反射回波在同一換能器接收，并被變換成電信號(hào)。 超聲波脈沖以聲波速度進(jìn)行傳播，從發(fā)送到接收超聲波脈沖的時(shí)間間隔與從換能器到被測定介質(zhì)表面的距離成比例。 該距離值s、聲速c和傳輸時(shí)間t的關(guān)系通過S=CxT/2表示。 由于所發(fā)送的超聲波脈沖具有一定的寬度，因此接近換能器的短區(qū)域的反射波與發(fā)送波重疊，無法識(shí)別，無法測量距離值。 這個(gè)區(qū)域稱為計(jì)測死角。 死角的大小與超聲波液位計(jì)的型號(hào)有關(guān)。

2 .設(shè)置要求

換能器發(fā)射超聲波脈沖時(shí)，有一定的發(fā)射開角。 從換能器的下緣到被檢測介質(zhì)的表面之間，被發(fā)射的超聲波束發(fā)射的區(qū)域內(nèi)沒有障礙物，因此在設(shè)置時(shí)必須盡量避免箱內(nèi)的設(shè)施，例如人的梯子、限位開關(guān)、加熱設(shè)備、支架等。 此外，請注意，超聲波束不應(yīng)與進(jìn)給流交叉。 安裝儀表時(shí)，請注意不要使zui高度進(jìn)入測量死角。安裝儀表時(shí)，必須保持與油箱壁一定距離的儀表時(shí)，應(yīng)使換能器的發(fā)射方向垂直于液面。

3 .特征

由于采用先進(jìn)的微處理器和獨(dú)特的EchoDiscovery回波處理技術(shù)，超聲液位計(jì)可應(yīng)用于多種復(fù)雜的情況。 轉(zhuǎn)換器內(nèi)置溫度傳感器，可對(duì)測量值進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 超聲換能器采用zui聲匹配技術(shù)，更有效地輻射其輻射功率，提高信號(hào)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的測量。 超聲波液位計(jì)/液位計(jì)的安裝要求。

超聲波測距原理

已知超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度，測量聲波發(fā)射后被障礙物反射回來的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算從發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。 因此，超聲波測距的原理與雷達(dá)的原理相同。 在測距公式中，用L=C×表示的t公式中的l是測定距離的長度，即c是空氣中的超聲波的傳播速度，即t是測定距離的傳播的時(shí)間差( t是到接收為止的時(shí)間值的一半)。 超聲波測距主要應(yīng)用于反向報(bào)警、施工現(xiàn)場、工業(yè)現(xiàn)場等距離測量，目前測距范圍可達(dá)100米，但測量精度多達(dá)厘米級(jí)。

超聲波具有方向性好、方向性好、強(qiáng)度容易控制、無需與被測物直接接觸的優(yōu)點(diǎn)，是測量液體高度的理想手段。 精密液位測量需要達(dá)到毫米級(jí)的測量精度，但目前國內(nèi)的超聲測距專用集成電路都只有厘米級(jí)的測量精度。 通過分析超聲波測距誤差的原因，將測量時(shí)間差提高到微秒水平，用LM92溫度傳感器進(jìn)行聲波傳播速度補(bǔ)償后，我們設(shè)計(jì)的高精度超聲波測距儀達(dá)到毫秒水平的測量精度。

超聲波測距誤差分析

根據(jù)超聲波測距式L=C×； t、測距誤差可知是由超聲波的傳播速度誤差和測距傳播的時(shí)間誤差引起的。 當(dāng)時(shí)間誤差要求測距誤差小于1mm時(shí)，假定超聲波速度C=344m/s (20℃室溫)，忽略聲速的傳播誤差。 測距誤差s△t<； ( 0.001/344) &asymp； 0.000002907s即2.907ms。 以超聲波的傳播速度正確為前提，如果測定距離的傳播時(shí)間差的精度達(dá)到微秒水平，則能夠保證測距誤差小于1mm的誤差。 以使用的12MHz晶體為時(shí)鐘基準(zhǔn)的89C51單片微型計(jì)時(shí)器，由于能夠簡單計(jì)數(shù)到1&mu的s精度，系統(tǒng)采用89C51計(jì)時(shí)器，保證時(shí)間誤差在1mm的測量范圍內(nèi)。 超聲波傳播速度誤差超聲波的傳播速度受空氣密度的影響，空氣密度越高超聲波的傳播速度越快，空氣密度與溫度有密切的關(guān)系。 超聲速與溫度的關(guān)系已知如下:式中: r； 氣體定壓熱容量與容積熱容量之比相對(duì)于空氣為1.40、r>； 氣體一般常數(shù)，8.314kg·； mol-1·； K-1，m>； 氣體分子量，空氣為28.8×； 10-3公斤&中杯； mol-1、t>； 溫度為273K+T℃。 近似式為c = C0 + 0.607 & times；t℃式中: c0為零度時(shí)聲波速度332m/s； t是實(shí)際溫度(℃)。 超聲波的測距精度達(dá)到1mm時(shí)，必須考慮超聲波傳播的環(huán)境溫度。 例如，在溫度0℃時(shí)超聲波速度為332m/s、在30℃時(shí)為350m/s、溫度變化引起超聲波速度變化為18m/s . 在超聲波為30℃的環(huán)境下以0℃的聲速測量100m的距離時(shí)，測量誤差為5m，測量誤差為5mm。

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