超声波液位计自动校正液位的探讨  二十

3.4 超声波声速自校准

从测量标准差公式(3-2)中看到，测量误差来源于速度测量误差和时间测量误差。又由超声物理理论基础知识可知，超声波在燃油中的声速是随环境的变化而变化的，主要的影响的因素是温度。所以，在超声波油位测量系统中，必须要作温度补偿，对声速校准。声速校正问题是个声学问题，用声学方法来解决这个问题会更为直接有效，而且更有适应性。本文采用非固定距离标记法以声速校正。

波导管装置作用有四，其一是用作传感器安装设备；其二是保证管内液体比较干净、气泡少，减小杂乱的声学噪声；其三则可以保证管内液面比较平静，使得反射信号比较强而且稳定；其四是消除盛液箱(罐)中的温度梯度。

如果沿超声发射波的传播方向(波导管轴线方向)看过去，这些校正块在周向上相互不重叠。这样一来，在波导管内传播的超声平面波的不同部分在前进路线上会遇到不同的物理相态分界面(固液分界面或气液分界面)，在这所有的分界面上都会有回波反射。校正块处的固液分界面垂直于传播方向，而液面处的气液分界面经前述的液面波动校正后也会垂直于传播方向，所以超声波换能器总会收到回波信号。

这些回波信号分别为校正回波和液面回波。在预先确知所有的校正块位置的条件下，通过获取校正回波的是时间就可以计算出在当前环境下的超声波速度，如果液面较高的话，在液面回波到来之前可能会有多个校正回波，接收电路上收到的最后一个信号总是液面回波。并且一般说来，由于固液分界面的反射率比气液反射面的反射率小，所以校正回波的信号相对于液面回波都比较弱。这一特点为识别校正回波和液面回波提供了部分依据。

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