超声波液位计自动校正液位的探讨  三十一

6.3 实验总结

从以上的误差分析和实验数据分析可知，动态自校正超声波液位测量系统用于液位测量时：(1) 能比较广泛地适用被测液体的物性条件，特别是能适用超声速度随介质、温度等等变化的情况，因为自校正测量中不需要预设速度或速度变化规律(除了很低的液位)；(2) 测量精度高，该系统测量1.5 米液位的绝对误差小于1mm，当测量液位超过50mm 时，相对误差小于0.5%。(3) 测量装置安全可靠性好，具有防爆防腐性能；(4) 具备远距离传输功能。

7 总结与展望

本文以动态变化的液位测量为目标，论述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；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。所设计的仪器系统实现了在1500mm 的测量范围下小盲区(5mm)和高精度(绝对误差<1mm)测量。

本文采用的总体方案设计被实践检验是比较成功的，但从实验验证中也发现了一些不足。比如说，由于计算量较大，因此计算出液面高度的时间花费相对较多还不能做到瞬时获得液位高度。对此的解决方案可以考虑对模拟电路和数字电路进行改进，并采用新的算法。总的来说，对超声波液位测量系统的可以进行的改进主要包括：在模拟电路中增加波形识别的电路功能，获取回波的包络线以减少数字电路识别波形的计算量；提高采样频率，对于2.5MHz 的换能器，建议采样频率提高的30～40MHz，这样能够更好的识别回波波形，当然如果模拟电路中已经增加了波形识别功能，那么采样频率可以不变；增加数字处理器(DSP)用于进一步完成回波辨识和液位计算的功能；将8254 触发激励脉冲的功能集成到FPGA 电路中，同时FPGA能够很快的完成滤波算法速度上超越DSP 的计算速度。对于测量方法而言，如果能

够达到合适的信噪比，那么采用无损检测中的导波传播技术将获得更好的液位测量效果，例如可将导管(或声波导杆)做的更细，使测量系统的体积大为缩小；由于金属导管(或导杆)的导热性极佳可以更好的避免温度产生的温度梯度影响；由于声波在导管(或导杆)中传播，所以可以将导管(或导杆)设计成弯曲形状甚至能够满足探测管道的液位要求。

到目前为止，自校准超声波油位测量系统得主要特点在于提出了声速自校准思路和高速数据采集法识别回波，为对液位进一步的实时测量和控制提供了一种比较可靠的手段。以上问题值得在进一步的工作中继续深入和完善。

详情请浏览公司网站的产品中心 http://www.dlysys.com/  超声波液位计