超声波液位计研发的探讨  三十七

参量代换这种补偿法是从基本测量原理出发，经过适当的数学处理，从超声波液位计在测量后使用的计算公式中隐去声速C，从而达到温度补偿的目的。

温度实测补偿法是使用热电偶、热敏电阻等感温器件实测温度来实现声速间接补偿的设计方法。前两种方法得到的声速比较准确，但设计、安装较为复杂，特别是对易燃、易爆的油品，应更加小心;第三种方法不需附加补偿设置，仅运用数学推导方法并辅以软件支持来实现温度一声速补偿，是一种智能化程度较高的补偿措施:第四种方法虽然不比其他方法理想，但设计比较简单。本课题采用的

就是C8051F020 单片机内置的温度传感模块来实现温度的补偿功能。

4-1-2 湿度对超声波衰减程度的影响

声波传播过程中，声压的幅度由于媒质中声吸收而衰减，声强随频率增高衰减增加，在给定的频率时衰减是湿度的函数。产生最大衰减时的湿度值视频率不同而有所差异，例如:频率大于125KHz 时，最大衰减发生在湿度为100%RH 处，而在频率40KHz 时，最大衰减发生在湿度50%RH 处[43-44]。

4-1-3 硬件电路引入的误差

本课题采用的是渡越时间法来精确测量液位的，因此硬件电路所引入的误差一般有量化误差、时基误差Δf / f0和触发误差三种。其中，量化误差与单片机的计数频率有关，即跟定时器的时钟周期有关；而时基误差0 Δf / f 与晶振的频率稳定性有关。本课题选用的11.0592MHz 的高稳定性的晶振，因此，上述两项误差可以不予考虑。这里对触发误差做重点介绍。一般来说，以接收信号的幅值超过我们规定的阀值(即比较器内部参考电压0.3Vcc)时的时刻作为停止计时信号。当待测距离发生变化时，接收电路输出信号的幅值就发生变化，距离近输出信号幅值较大，此时在回波信号的第一周幅值就有可能超过规定的阈值，进而发出停止计时信号，距离较远时，输出信号幅值较小，回波信号的第2 周(甚至第4 周)幅值才有可能超过规定的阈值，并发出停止计时信号。从理论上讲，停止计时信号应在图中的a点发出，由于阈值的存在，而实际上停止计时信号是在a 点之后的某一时刻发出的，并且发出的时刻(时间检出点)是随物位的变化而变化的，这种“时间检出点”的变化就产生了物位测量的误差。

超声波液位计