超声波流量计主机与探头原理探讨  十七

2.4 提高测量超声波传播时间精度的方法

由上节时差法超声波流量计的基本原理我们可以看到，时差法超声波流量计的测量精度与超声波传播时间的准确测量密切相关。只有在既能稳定、准确地测量传播时间又能有效地对顺、逆流传播时差进行计算的前提下，才谈得上测量精度。但是，在错综复杂的工业现场，接收的信号常常伴随着各种外来干扰，如流体介质中的杂质颗粒和气泡等产生的干扰，特别是来自外界的电磁干扰等，这些干扰信号成为准确测量超声波传播时间的主要障碍[16]。因此，如何确保超声测时的准确性以及选用何种方法计算时差成为时差法超声波流量计测量的关键，为此人们常在测量回路上采取一些措施，常见的方法有：

2.4.1 阈值法

设置阈值，当接收信号高于阈值时，即认为信号到达，一般采集信号的第2个峰值，然后减去一个周期，所得结果为信号的传播时间。这样处理存在一下弊端：

①信号在流体中传播时，其强弱容易受到流体中的杂质、气泡等诸多因素的影响，产生反射、折射、吸收等现象，使得超声波能量衰减不一，阈值电压难以设定；

②阈值电压设定后，当接收信号强弱变化时，就可能会使第一个波形超过阈值电压而被接收，误当作第二个波形处理；或者当第三个波形来到时才高出阈值电压而被采集，这样会严重影响流量计的精度；

③实际采集信号时，常常是选取波形上升沿的某个位置，如图2－7 所示，这样实际采样点与信号达到时刻相差不是一个整周期，这样即便是减去一个周期的时间，测量值还是存在明显的误差，尤其是频率比较低时上升沿的坡度变得缓慢，误差也会随之加大；

超声波流量计