超声波液位计液态介质测量高精度的探讨 十四

2．2．1石英晶体作压电材料的超声波换能器

压电晶片的振动频率即探头的工作频率，主要取决于晶片的厚度和超声波在晶片材料中的传播速度。压电陶瓷晶片有一个固有的谐振频率，即中心频率f0，为得到较高的频率，要使晶片在谐振状态下工作。发射超声波时，加在其上面的交变电压的频率要与它的固有谐振频率fo一致；接收超声波时，作用在其上面的超声机械波的频率也要与它的固有频率一致。这样，超声波传感器才有较高的灵敏度。

本仪器所采用的T／R40型超声波传感器就是压电材料的超声波换能器。

由这些特性曲线图可知：T／R40超声波传感器在输入频率为40KHz时，各种特性都呈现出最佳状态，因此为了得到最佳效果给予其40KHz的驱动脉冲。

2 2．2时差法超声波液位计的基本原理

时差法超声波液位计的工作原理是首先山发射探头发射出超声波，在被测传声介质中传播至液面，经液面反射后，反射回波被接收探头所接收，测量出超声波从发射到接收所经过的时问，根据介质中的声速，可以计算出探头至液面的距离，进而得出液位高度。

其中，H表示探头与容器底部的距离，L表示超声波传输距离的一半，v表示超声波声速，t表示超声波传播时间，h即所测液面实际高度。

由上述可知，超声波液位计测液位需要知道超声波在空气中的传播速度和传播时间，以计算得出液位高度。因此，超声波液位计的精度取决于超声波声速和传播时问的计时精度。

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