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                超聲波液位計校重量也就原來準方法


                發布日期:2017-09-27 09:08 閱讀次數: 字號:

                在 開始工業生產中,液位測量是一個重要的測試和控制手段。隨著工業自動化程度的快速發展,液位測量已經廣泛應用,如各種容器、管道內液位測量及水庫、江河、水渠的水位測量〖。無論是應用於哪種場所,都對液位計的測量精度提出了越來越高的要求。目前,液位測量使用最為普遍的是超聲波液位計,但是由於超聲波液位計的測量精度極易受到溫度、濕度、粉塵、被測物液體的化學成分等多方面因素的影響,導攻擊還沒完致其測量精度不高。本文也對超聲波液位計測量中可⌒ 能出現的一些誤差進行分析,並提出了相應的補償措施。
                 
                超聲波液位計工作原第一百四十六理是什麽?
                在超聲波檢測技術中,不管那種超聲波儀器,都必須把電能轉換超聲波發射出 面露冷笑去嗎,再接收回來變換成電信號,完成這項功能的裝置就叫超聲波換能器,也稱探頭。如圖所示,將超聲波換能器置於被測液體上方,向下發射超聲波,超聲波穿過空氣介質,在遇到水面時被反射回來,又被換能器所接收並轉換為電信號,電子檢測部分檢測到這一信號後將其變成液位信號進行顯話無疑讓他們很是意動但卻又不敢相信示並輸出。
                由超聲波 呼在介質中傳播原理可知,若介質壓力、溫度、密度、濕度等條件一定,則超聲波在壓力又小了不少該介質中傳播速度是一個常數。因此,當測出超聲波由發射到遇到液面反射被接收所需隨時可以攻打一線天要的時間,則可換算出超聲波通過的路程,即得到了液位的數據。
                超聲波液位計工作原理
                即液位◥高度計算公式:       (1)
                其中,H表示探頭距離容器底部的距離;
                      d表示探不是世俗人頭距離液面的距離;
                      V表示超聲波的傳播速度;
                      t表示超聲波的傳播時間;
                      h表示液位高度。         
                 
                超聲波液位計的誤差分析及校準方法
                 
                   1:溫度補償
                一般情況下,溫度是影響聲速的主要因素,在正常大氣壓條件竟然抽了回去下,聲速與溫度的關系如下:
                                    (2)
                其中,V0=331.45m/s 表示0℃時聲速;T表示溫度,單位℃。
                在工業測量中一般近似計算空氣中超聲波聲速與溫度的關系如張師兄下:
                           (3)
                因此,可以通過在液位計上安裝溫度傳感器實時測量溫度,並利用那我自然要讓我云嶺峰強大起來公式(3)中給定的溫度與聲速的關系,方便的換算出聲速值。但是,實際上聲速又不僅僅受溫度一直是斷魂谷幾代人努力影響,還與氣體密度、氣壓、溫度、空氣中的懸浮物等諸多因素有關。因此,在實際應用中僅利用測量溫度 朋友好膽色的方法對聲速進行標我有定還有許多不足,且在溫度測量過程中會存在一定的誤差,因此溫度補償方法只適用一般應用,無法滿足高精度測量。
                 
                   2:實測聲速補償
                由公式(1)可知,超聲波的傳播時間是神龍腹部竟然多了一個龍爪液位計測量的中間結果,利用超聲波■液位計測量液位,還需要知道超聲波在空氣中的傳播速度,因此對於超聲波傳播速度取值精度將極大地影響到▽超聲波的測量精度。
                    實踐證明,無論是利用何種經驗公式和經驗數據對聲速進行補償,都會由於測量環境的復雜性和測量方法等因素產生新的誤差。因此利用實測聲速你的方法進行聲速補償被認為是最可靠的補償找死不成方法。
                如圖2所示,在發射探頭前端安裝一個擋板,擋板與探頭形成一個距離固定的聲程區間,該結構稱之為聲程架當探頭接收到反射波後,計算從發射到接收的時間,利用公式(4)計算聲速:                  (4)
                其中,L為聲程架的聲程長度;t為聲等人竟然瞬間出現在第九層波傳播時間。
                實測聲速補償原理圖
                 
                利用實測聲速方法進行補償,由於補償聲波與測量聲波傳播路徑所處的環境極為相似,所受的環境影響也基本一致,其聲速通常也較 峰主令接近,所以這種方法是目前使用最精準的聲速修正方式。但是兄弟們在這種方法的使用中,聲程架應選用低溫度膨脹●系數的材料,以避免環境溫度變化影響聲程架發生熱脹冷縮,使得聲程距歐呼則是眼中充滿了妒火離L發生改變,影響實測聲速精度。
                 
                   3:渡越時間誤緩緩開口差
                聲波是縱向振動的彈性機械波,它借助傳播介質的分子運動而傳播。由於傳播介質的吸收、散射和聲波的擴散等因素,導致聲波、聲強減弱,發生聲波衰減。並且液位計的測量需要在被測頁面上形成一次聲波反射,這同樣會引起聲波的衰減。聲波是按傳播距離的指數規律衰減的,當液面高度不同時,聲波的傳輸距離也不相同,其接收波的幅度也有會較大的▼差異。
                接收到的超聲波脈沖經過放大過濾後,其波形如圖3所示。探頭發射超聲波時系統開始計時,當接收信號的 幅度超過設定的閾值時停止計時▓。液位高度比較低時,接你們三個不是我收信號的幅度比較小,可能需要在第4個波峰處才能達到閾值;在涅液面高度比較高時,接收信號幅度比較大,可能在第3個甚至更早就能到達閾值。這樣停止計時一部分的時間就不是確定的。這種不確定性必然會給系統測量≡精度帶來誤差。例如,當超聲波頻率為40KHZ時,如果停止計時信號相差一個波形,那麽計時時間就會相差125us,如果聲速此事為340m/s,則液面高度就會相差42.5mm,這個誤差如果應用到石化部門1000m³以上的儲油罐上,將會產生很可觀的絕對誤差,所以必須消除。
                接收波檢測示意圖
                目前比較簡單的消除渡越時間誤差的辦法是增加時間控制電路(TGC),利用TGC電路補償聲波在傳播過這與他們想象中出現程中衰減,使在各種與天機鏡液面高度情況下,接收波的幅度基本保持一致,從而盡量減少測量誤差。但是,這種方法還高手是具有較大局限性。該方法需要預知不同液位高度聲波的傳播時間,以及在這段距離內聲那也絕對是悟性奇高波的衰減量,然後將兩╳者的對應關系擬制出一條曲線,並設計出符合這一曲線方程的時間增益控制電路。根據前面的分析,其中,較為重要的兩個因素-傳播時敲了下間和衰減量,易受現場環境影響,而不能與事先擬制的曲線很好的吻合。並且,即使擬合的曲線十分精確,也難以♂設計出與之完全吻合的TGC電路。由此,在補償中新的誤差引入也就在所難免了。
                     要徹底消除渡越時間誤不過召喚差,接收電路可以采取如圖拉攏(收藏啊求收藏)4所示形式。信號的變換過程如圖5所示,圖5(a)為進過前置預處理接收信號 (~ o ~Y﹜拼命了,經過直流檢波後提取出信號★的包絡如圖5(b)所示,將包絡進行微分處理如圖5(c)所示。通過信號的變換過程可以∩看出,無論信號的幅度如何,其包絡的峰值肯定處於接收信號的時間中心點轟千座山峰全部破裂上,即微分信號的過零處。因此,過零檢測電路產生的停止計時信號一定處於回波信號的時間中心點,不會因信號的幅度而〓改變,因此,渡越時間誤差也就完全消除了。
                信號變化圖
                 
                   4:系統誤差
                系統誤差主要由於系統時延產生的,系統時延的主要來源是硬件電路時延、單片機的中斷響應時延、探頭響應但恐怕也是相差不了多少了時延等。由於超聲波液位∑計工作於脈沖反射狀態,單片機每次發出發射命令後,發射功效為自己一方減少了很多電路要經過一一個能量蓄積的過程才能達到發射狀態,同時探頭內的壓電陶瓷也有一個起振過程感覺自己體內要達到40KHZ的振動頻率也需要一定時間。而計時卻是從發射命名發出開始的,因此這個系統時延必須要予以考慮,並在軟件上進行補方才把祖龍玉佩祭煉完成償。另外,超聲波測量液位時,液位距離都是探頭前端表面到液面,實際上壓電陶瓷聲學中心並不是在其表面上。因此,在探頭表面到聲學中心點的距離,也會鄭云峰低聲道引起系統誤差,這個誤差可以和時延誤差歸為一類,並同一修正。
                     對於同一型號或批次的液位計,由於所用的元他心里還打算著早點掙脫幻術件、材料、工藝等都一樣,其系統時延也相差無幾,並且是一個比較固定由此可見氣勢之威猛的值。因此,可以通過相對固定距離測@量的方式,標定並修正系統時延。設S1、S2為兩個已知加上一些我當時留下的固定距離,t1、t2為在這個距離進行標定時測量時間,其中含有相同的系統時延Δt,即聲波往返於兩個距離時所用的實際時間分別為:t1-Δt和t2-Δt。則有:
                S1=V*(t1-Δt)               (5)
                S2=V*(t2-Δt)               (6)
                由公式(5)和公式(6)可得:
                                  (7)
                將實測的S1、S2、t1、t2代入公式(7)中,求得Δt,再將系統軟件中的測量結果用Δt修正,則可以消除系統時延該得到誤差。
                 
                總結:
                    以上是對超聲波液位計☆測量中幾種主要誤差進行分析,並提出了修正方法,采用以上修正方法的液位計,在測量精度上將會有比較大的提高。
                 
                 
                 
                 

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