超声波液位计量表的测量原理及相关分析

超声波液位计的测量原理，特点1 .测量原理

超声波液位计的工作原理是，从换能器(探头)传来的高频超声波脉冲在被测定介质的表面反射，一部分反射回波在同一换能器接收，并被变换成电信号。 超声波脉冲以声波速度进行传播，从发送到接收超声波脉冲的时间间隔与从换能器到被测定介质表面的距离成比例。 该距离值s、声速c和传输时间t的关系通过S=CxT/2表示。 由于所发送的超声波脉冲具有一定的宽度，因此接近换能器的短区域的反射波与发送波重叠，无法识别，无法测量距离值。 这个区域称为计测死角。 死角的大小与超声波液位计的型号有关。

2 .设置要求

换能器发射超声波脉冲时，有一定的发射开角。 从换能器的下缘到被检测介质的表面之间，被发射的超声波束发射的区域内没有障碍物，因此在设置时必须尽量避免箱内的设施，例如人的梯子、限位开关、加热设备、支架等。 此外，请注意，超声波束不应与进给流交叉。 安装仪表时，请注意不要使zui高度进入测量死角。安装仪表时，必须保持与油箱壁一定距离的仪表时，应使换能器的发射方向垂直于液面。

3 .特征

由于采用先进的微处理器和独特的EchoDiscovery回波处理技术，超声液位计可应用于多种复杂的情况。 转换器内置温度传感器，可对测量值进行温度补偿。 超声换能器采用zui声匹配技术，更有效地辐射其辐射功率，提高信号强度，实现了准确的测量。 超声波液位计/液位计的安装要求。

超声波测距原理

已知超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度，测量声波发射后被障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算从发射点到障碍物的实际距离。 因此，超声波测距的原理与雷达的原理相同。 在测距公式中，用L=C×表示的t公式中的l是测定距离的长度，即c是空气中的超声波的传播速度，即t是测定距离的传播的时间差( t是到接收为止的时间值的一半)。 超声波测距主要应用于反向报警、施工现场、工业现场等距离测量，目前测距范围可达100米，但测量精度多达厘米级。

超声波具有方向性好、方向性好、强度容易控制、无需与被测物直接接触的优点，是测量液体高度的理想手段。 精密液位测量需要达到毫米级的测量精度，但目前国内的超声测距专用集成电路都只有厘米级的测量精度。 通过分析超声波测距误差的原因，将测量时间差提高到微秒水平，用LM92温度传感器进行声波传播速度补偿后，我们设计的高精度超声波测距仪达到毫秒水平的测量精度。

超声波测距误差分析

根据超声波测距式L=C×； t、测距误差可知是由超声波的传播速度误差和测距传播的时间误差引起的。 当时间误差要求测距误差小于1mm时，假定超声波速度C=344m/s (20℃室温)，忽略声速的传播误差。 测距误差s△t<； ( 0.001/344) &asymp； 0.000002907s即2.907ms。 以超声波的传播速度正确为前提，如果测定距离的传播时间差的精度达到微秒水平，则能够保证测距误差小于1mm的误差。 以使用的12MHz晶体为时钟基准的89C51单片微型计时器，由于能够简单计数到1&mu的s精度，系统采用89C51计时器，保证时间误差在1mm的测量范围内。 超声波传播速度误差超声波的传播速度受空气密度的影响，空气密度越高超声波的传播速度越快，空气密度与温度有密切的关系。 超声速与温度的关系已知如下:式中: r； 气体定压热容量与容积热容量之比相对于空气为1.40、r>； 气体一般常数，8.314kg·； mol-1·； K-1，m>； 气体分子量，空气为28.8×； 10-3公斤&中杯； mol-1、t>； 温度为273K+T℃。 近似式为c = C0 + 0.607 & times；t℃式中: c0为零度时声波速度332m/s； t是实际温度(℃)。 超声波的测距精度达到1mm时，必须考虑超声波传播的环境温度。 例如，在温度0℃时超声波速度为332m/s、在30℃时为350m/s、温度变化引起超声波速度变化为18m/s . 在超声波为30℃的环境下以0℃的声速测量100m的距离时，测量误差为5m，测量误差为5mm。

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