超声波液位计自动校正液位的探讨  二十二

3.5.3 高速数据采集方法识别回波

利用高速数据全采集技术通过平滑、滤波等数字信号处理，就可以完整地恢复回波波形，识别校正回波和液面回波，准确判别出各个回波到来的时刻，实现高精度动态自校正测量。

本文选用的超声脉冲信号主频率为fu=2.5MHz，根据Shannon 采样定理，设计采样频率fs=20MHz。从采样结果和60MHz 示波器波形比较，可以看到波形保持完好，不失真。数据采集卡的设计见4.4 节内容。

对于一般的随机噪声信号，往往采取固定阈值法来析取有用信号，即首先限定一固定阈值为门限，将超过该幅值点的信号视为有效信号，其余为噪声信号。为提高精度，本文采用动态噪声门限检测方法，针对超声回波信号的强弱不同，设定可变动的噪声门限，减少数据处理运算量。

3.5.4 液面回波与二次回波判别

从发射脉冲到液面回波的时间长度距离等于液面回波到二次回波的时间长度。在检测中由于波导管中放置了反射块，进而产生赫姆霍兹吸声的影响。当液面处于反射块附近时，如果按照最大值判断液面回波的方法将会把二次回波做为一次回波。虽然能够采用相关分析的方法区分回波但是由于时间窗口沿时间轴移动，并且FFT 变换的计算量很大导致计算时间长。这种状况非常不利于动态液位测量中响应速度快的要求。为此本系统提出“前寻后找最大值”的方法减小系统的计算量，并判别回波。

算法原理如下：

1）处理器通过比较找到幅值最大点A，并得到该点的内存位置。

2）然后向前寻找L/2，如果有必要可以在L/2 处加一个裕量Δ1，查找该区域内是否有回波存在，如果有记录下来。再向后寻找L 长度，就是在2L 处，同样可以加裕量Δ2，查找该区域内是否有回波存在，如果有则记录下来。

3）将A、B、C 点记录下来后就需要根据不同的情况进行相应的判定规则。首先需要考虑液面回波和二次回波在反射块附近位置时的状态，从近到远可以将回波所处位置分为14 种情况.

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