超声波液位计自动校正液位的探讨  五

目前国内高精度超声液位测量仪表的发展主要采用引进加仿制等手段，还有许多合资企业代理国外相应产品。YSD600 型非接触式超声波水位计是一种比较典型的产品，据水利部水文检测认为，其量程在10m 范围内，经测试统计计算后误差满足±20mm 要求。总之我国在该领域的发展相对国外还有很大差距，普遍存在产品性能指标低、仪表可靠性差、企业技术力量及装备差等问题。

1.3 全文内容及主要工作

在动态复杂环境下，如振动、噪声、温度变化等环境，由于信号起伏、温度对声速的影响、热量的变化、液面的波动等等原因，信号在传输的过程中产生严重失真，并且难以达到高精度。另外，由于传感器装置需要安装于结构复杂的密闭箱体和容器内，还会接收到来自容器内部支柱、隔板、横梁等的回波。由于以上一些因素，使超声液位测量系统的测距精度的提高受到很大的限制，这也影响到了超声测距系统在一些精度要求较高的场合的应用。因此在以运输过程中动态变化的燃油液位测量为目标，本文需要采用声速自校正手段，将外界环境变化对测量精度的影响减至足够小，尽量排除温度、超声波传播介质密度变化导致的干扰；同时需要具备动态跟随功能适应波动的测量条件。

本文首先探讨了超声物理基础和声学基础，超声的衰减特性和反射特性等内容，这对本文的研究具有很有重要的指导意义。在这个理论基础上实现了在动态复杂环境下量程最大值为1500mm，测量盲区不超过5mm 并且绝对误差不超过±1mm 的测量。

另外本文探讨了高频窄脉冲超声技术，分析了现有液介式超声液位测量各种测量方式的优缺点，并在此基础上采用了高频超声波进行液位测量；对超声换能器理论和技术基础做了深入的研究和了解，对液介式声速起伏的克服办法进行了研究，分析了波导管技术，并设计了超声波探头和波导管装置实现了声速校正；设计了超声信号接收放大、滤波等调理电路，为获取真实的超声回波信号提供了支持；研究了高速数据采集的超声波波形识别技术，提出“前寻后找”的一次回波辨识方法。

通过给出温度变化情况下几次测量过程中的误差分布，来验证本文提出的测量方法切实可行。

最后本文进行了展望，其中包括了在电路、探头等方面提出的一些改进意见，和新的测量方法的可能有效的解决方案。

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