一种新型超声液位测量方法的研究
２∞７年第４期声学与电子工程总第８８期
一种新型超声液位测量方法的研究
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刘艳艳莫德举
（北京化工大学信息科学与技术学院，北京，１０００２９）
摘要介绍了一种新型超声波液位测量方法，利用固定挡板反射回波获得超声波参考声速，并用Ｃ５１
单片机双计数器对挡板反射回波和液面反射回波进行精确计时，从而实现液位的精确测量。对超声波液位
计的系统结构进行了整体设计及软件设计。与温度补偿型声速校正方法进行了比较，此方法可简化系统结
构，提高精度。性能更加稳定．是超声波液位计发展的新方向。
关键词超声波；探头：液位：挡板；单片机
液位的测量几乎遍及生产与生活的各个领域，优势，因此气介式超声波液位计发展前景最好。气虻其在现代工业生产过程中，不但要求精度高，还介式测量的计算公式如下：
需适应工业现场的特殊环境。随着科学技术与生产
的迅速发展，液位自动检测领域出现了种类多样的乃：日一堕
测量手段，并且其功能越来越完善，自动化和智能２
化水平越来越高。现在已有的液位测量方法有：人其中，厶表示所求液位高度，Ｈ表示超声探头与容工检尺法、玻璃管、浮子式、电容法、超声波、雷器底的距离，ｙ表示超声波声速，ｆ表示超声波传达、光纤等液位测量方法。其中，利用超声波进行播时间。由上式可知，液位测量精度取决于超声波液位测量不但成本低、易于维护，还可实现非接触、声速ｙ和超声波传播时间，的测量精度。高可靠测量。它不必接触工业介质就满足大多数密
闭／敞开容器的液位测量要求，不会污染被测液体，２声速校正
也不受被测液体腐蚀性影响，因此在卫生型以及具大气压下，Ｏ℃时空气的声速约为３３１．４ＩＩ以．有腐蚀性、有毒、粘稠等特性的测量环境中有明显采用超声波液位计进行液位测量，其依据是超声波的优势和广阔的发展前景。在一定介质中的传播速度ｙ是一定值的原理进行
近年来，随着电子技术和信号处理技术的迅速的。而实际上，当空气温度每升高ｌ℃，声速变化发展，并应用到超声波液位计中，使其测量精度大约０．６州ｓ。因此如果将声速作为定值进行计算，大提高，性能也更加稳定，再加上它结构简单、可液位的测量误差会很大。要想达到工业应用中对测动部件少、安装维护方便等优点使它的应用领域越量精度的要求，必须对声速进行校正。声速校正方来越宽。法主要有：温度补偿法和参考声速法。１工作原理２．１温度补偿法
利用温度补偿进行声速校正是根据温度与声
利用超声波进行液位测量的工作原理是：由超速的近似关系肛３３１．４５＋０．６０７×丁（℃）或声波发射探头发出超声波，在介质中传播，遇到液净２０．０６７×√ｒ计算出实际声速，达到对声速进行补面被反射后由接收探头接收。利用超声波在介质中偿的目的。具体实现：在液位测量系统外加一个温的传播时间和超声波声速计算其传播距离，从而得度采集器测量环境的温度变化。超声波液位计工作到液位高度。时，将环境温度值转换为数字信号传送给单片机，
根据超声波探头的安装位置，超声波液位计分由单片机计算出该温度下的实际声速。
为气介式、固介式和液介式三种。气介式是指探头此方法可在一定程度上提高系统测量精度。但安装在被测液面上方，超声波的传播介质是气体：由于外加了温度传感器，不仅使系统成本增加，还固介式是在探头和液面之间安装一个固体棒，超声引进了测温误差，从而降低了系统的整体精度，增波沿着此固体棒传播；液介式是探头在液面以下，加了系统的不稳定性。当对液位测量精度有更高要超声波的传播介质是液体。其中，气介式安装最能求时，将不能满足工业需要。
体现超声波液位计方便灵活、可实现非接触测量等２．２参考声速法
一种新型超声液位测量方法的研究
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被引用次数：刘艳艳， 莫德举北京化工大学信息科学与技术学院,北京,100029声学与电子工程ACOUSTICS AND ELECTRONICS ENGINEERING2007(4)1次
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