超声波液位计液态介质测量高精度的探讨 十六

当待测物位发生变化时，接收电路输出信号的幅值也就发生变化，距离近，输出信号幅值较大，此时在回波信号的第二周幅值就有可能超过规定的阈值，进而发出停止计时信号，距离较远时，输出信号幅值较小，回波信号的第3周(甚至第4周)幅值才有可能超过规定的阙值，并发出停止计时信号。从理论上来讲，停止计时信号应在a点发出，由于阈值的存在，而实际上停止计时信号是在a点之后的某一时刻发出的，并且发出的时刻(时间检出点)是随物位高度的变化而变化的，这种“时间检出点’’的变化就产生了物位测量的误差。假如发出的超声波频率为40KHz，距离较远时在回波的第4周才发出停止计时的信号。这样，发出停止信号相对于的a点的延迟约为0．125ms，设声速近似为340m／s，即物位测量误差约为42．5mm，这

一误差是比较可观的，应该设法消除。针对回波信号的特点，采用峰值时间点检出方法，该方法的信号处理过程，首先将经过放大、滤波后的回波信号进行线性包络检波，然后对检波的输出信号进行微分处理，最后对微分电路的输出进行零点交叉检测，即可得到回波信号的峰值时间，此时无论被测距离远近，时间检出点均在b点，即在回波信号包络线的峰值点，并且它相对于a点的位置不随被测物位的变化而变化。由此可见，只要将声时减去一个固定时间(tb—ta)，就可消除上面所说的测量误差。同样，由公式(2．5)推之，影响液位精度的另一个重要原因是声速：必须知道声波在媒质中的传播速度V，才能从传播时间求出物位，但是各种媒质有不同的声速。即使是同一种媒质，如果温度、压强不同，声速也不一样。很难把声速看成一个不变的恒量。当媒质的成分、温度、压强等因素都没有很大的变化，而且测量精度要求又不很高的情况下，把声速当作不变的方法才能勉强满足测量要求。否则就应该进行声速校正。

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