超聲波液位計(jì)測(cè)量精度的方法和工作原理

發(fā)布時(shí)間：

2025-02-13

超聲波液位計(jì)是一種用于各種水池的連續(xù)式液位測(cè)量?jī)x器。它的工作原理是超聲波傳感器(探頭)發(fā)射高頻超聲脈沖。在超聲波脈沖遇到被測(cè)液面時(shí)，脈沖會(huì)反射回來(lái)，反射回波的部分回波由傳感器接收，再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

超聲波液位計(jì)是一種用于各種水池的連續(xù)式液位測(cè)量?jī)x器。它的工作原理是超聲波傳感器(探頭)發(fā)射高頻超聲脈沖。在超聲波脈沖遇到被測(cè)液面時(shí)，脈沖會(huì)反射回來(lái)，反射回波的部分回波由傳感器接收，再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。所以，測(cè)量環(huán)境和儀表電路的聲電轉(zhuǎn)換能力都會(huì)影響超聲測(cè)量的精度。

超聲波以聲波的速度傳播，它發(fā)出和接收的時(shí)間間隔與傳感器到被測(cè)介質(zhì)表面的距離成正比。聲速S與距離值S、傳播時(shí)間T的關(guān)系式可用S=CxT/2公式表示。從超聲傳播的特點(diǎn)來(lái)看，超聲波液位計(jì)應(yīng)用的理想條件是液體表面平靜。超聲液位計(jì)在波浪形和波形條件下，會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，這就需要對(duì)測(cè)量信號(hào)的算法進(jìn)行優(yōu)化，以反饋實(shí)際液位。

一般而言，影響超聲波液位計(jì)測(cè)量精度的主要因素是：

1.復(fù)雜的工作條件：物料液位的測(cè)量采用攪拌或動(dòng)態(tài)水平環(huán)境。

對(duì)于某些具有攪拌或動(dòng)態(tài)水平的環(huán)境(例如液位測(cè)量)，超聲液位儀的測(cè)量精度因其動(dòng)態(tài)波動(dòng)和不確定而大大降低。有鑒于此，需要提高儀器在硬件和軟件方面的魯棒性(大致相當(dāng)于穩(wěn)定性)。而軟件方面，通過(guò)引入延遲平均算法，可以更好地適應(yīng)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)變化情況。在硬件上，采用一種高效、嚴(yán)格的信號(hào)濾波電路，濾除測(cè)量過(guò)程中與復(fù)雜液體表面接觸時(shí)產(chǎn)生的二次雜波。

2.不正確的裝置。

如果安裝不當(dāng)，可能會(huì)降低測(cè)量精度。比如，*不與液面垂直。下面的圖表顯示：

3.溫度傳感器。

溫度對(duì)超聲液位計(jì)在空氣介質(zhì)中的傳播速度有影響。超聲作為聲波的一種，其傳播速度也受溫度的影響。為此，在設(shè)計(jì)*時(shí)，將溫度傳感器嵌入探頭中，實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度的監(jiān)控和超聲速度的算法補(bǔ)償。

但是，由于溫度傳感器作為檢測(cè)器的一部分，是密封包裝的保護(hù)材料，在調(diào)查該結(jié)構(gòu)和防護(hù)材料(這種材料的質(zhì)量較大，熱導(dǎo)率較低)，可能導(dǎo)致環(huán)境溫度實(shí)時(shí)變化和探頭溫度發(fā)生變化，例如超聲波液位計(jì)在室外沒(méi)有防曬霜，陽(yáng)光的照射會(huì)使探頭上升，而環(huán)境溫度的升高不會(huì)像探頭一樣，探頭傳感器測(cè)得的溫度與環(huán)境溫差較大，影響測(cè)量精度。

4.環(huán)境因素。

除第三點(diǎn)所說(shuō)的溫度效應(yīng)外，空氣濕度、氣壓、空氣的流速以及各種氣體介質(zhì)都會(huì)影響聲波的傳播速度，從而降低測(cè)量精度。