超声波液位计研发的探讨  六

 在传感器方面, 在应用和设计中尽量实现不接触式或不渗透式测量, 其中以超声波式液位计、光学式液位计、 电磁式液位计与辐射式液位计最为典型, 从而提高探头对恶劣的过程条件的抵抗能力。随着计算机应用的普及, 直接输出数字信号的数字化液位传感器已成为这一领域仪表的发展趋势; 随着纳米技术、生物工程技术的发展, 纳米技术和生物技术在液位测量中的应用也将会日益增多。对于一些尚处于发展阶段的液位计在目前的应用中并不是十分普遍, 但其低成本、 高性能的吸引力给其发展带来光明的前景。

§1-3 超声波液位计简述

1-3-1 超声波的基本特性

所谓超声波，是指人耳听不见的声波，正常人的听觉可以听到20 赫兹（Hz）-20 千赫兹（KHz）的声波，当超出这个范围人耳就听不到了。低于20 赫兹的声波叫做次声波或者亚声波，高于20 千赫兹的声波叫做超声波[6]。由此可见，超声波是声波大家族中的一员，和可闻声本质上是一致的，它们的共同点是一种机械振动，通常以纵波的形式在介质中传播，是一种能量和动量的传播方式，其不同点是超声波的频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的方向性和束射性。

1． 超声波在均匀介质中的传播速度

当介质中某点发生超声机械振动时，由于相邻介质质点间的弹性分子作用，振动质点将引起邻近质点振动，这些均匀质点的超声振动就会由近而远地在介质中传播。理论上，声音在25℃空气中传播速度的理论值为346.70m/s，这个速度在O℃时降为331.45m/s。温度和其他常数一样是决定声音速度的第二因素，在空气中它和声速C 的关系（在工业测量中）可以用以下公式来表示：C = 331.45+ 0.61T(m/ s) （1.1）式中T 为摄氏温度。

超声波液位计