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影响超声液位计精度的主要因素
点击次数：1461 更新时间：2021-06-24
超声波液位计一般采用陶瓷超声波换能器与收发器集成，声波的传输和接收都是由同一个探头完成的。探头将超声波信号传输到被测液体表面。超声波通过透射介质从探头发射到被测液体表面，在液体表面形成反射。反射波沿原路径传播到探头，并被探头吸收。计时装置测量超声波在被接收之前传输到回波所需要的时间。根据声波在空气中的传播速度，可以计算出探头到液位的距离，得到液位的高度。
超声波液位计适用于各种水池。其工作原理是超声换能器(探头)发出高频超声脉冲。当超声脉冲遇到被测液位的表面时，脉冲将被反射回来，部分反射的回波将被换能器重新接收并转换为电信号。因此，测量环境和仪器电路的声-电转换能力将影响超声波的测量精度。
超声脉冲以声波的速度传播，超声脉冲发射和接收的时间间隔与换能器与被测介质表面的距离成正比。距离值S与声速C和传播时间T之间的关系可以用公式表示:S=CxT/2。根据超声波传播的特点，超声波液位计应用的理想条件是液体表面平静。当液位呈波浪形或波状时，超声波液位计检测实际液位时会出现误差，这就需要内部电路对测量信号算法进行优化，以反馈实际液位。
一般来说，在实际应用中，影响超声液位计测量精度的主要因素如下:
1.复杂工作条件:物料液位测量采用搅拌或动态液位环境
在一些有搅拌或更动态的液位环境中(如液体液位测量)，由于液位的动态波动和不确定性，超声液位仪的测量精度会大大降低。鉴于此，有必要在硬件和软件方面提高仪器的鲁棒性(大致相当于稳定性)。在软件方面，加入延迟平均算法可以使仪器更好地适应复杂的动态变化条件。同时，在硬件上采用高效、严谨的信号滤波电路，滤除测量过程中超声信号接触复杂液体表面所产生的二次杂波。
2.错误的仪器安装
不正确的安装可能会导致测量精度下降。例如，超声波换能器的方向不垂直于液位。如下图所示:
3.温度传感器
超声波液位计在空气介质中的传播速度受温度的影响。超声波作为声波的一种，其传播速度也受温度的影响。因此，在设计超声换能器时，探头中嵌入温度传感器，实现对环境温度的监测和超声波声速的算法补偿。
但由于温度传感器作为探测器的一部分是密封包装保护材料在调查这个结构和保护材料(这类材料质量更大,低导热系数的材料),可能会导致探头的温度不能实时环境温度变化和变化后,如超声波液位计安装在室外环境中没有防晒霜,阳光的照射会使探头呈上升趋势，而环境温度的升高又不会像探头一样，探头传感器测得的温度与环境温差较大，影响测量的准确性。
4.环境因素
除了第三点提到的温度的影响外，空气湿度、空气压力、空气流量以及不同的气体介质都会对声波的传播速度产生影响，从而降低测量精度。
