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如何提高分體超聲波液位計的測量精度?

閱讀:439      發布時間:2025-4-14
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  提高分體超聲波液位計測量精度的方法有很多,以下是一些主要的方法:
  1.優化安裝方式
  確保垂直安裝:超聲波換能器的方向應與液面保持垂直,這樣能使聲波垂直發射和接收,減少因傾斜安裝導致的測量誤差。如果安裝不垂直,聲波在液面上的入射角和反射角會發生變化,影響測量的準確性。
  選擇合適的安裝位置:應安裝在平靜、無遮擋的區域,避免安裝在液流入口、出口、攪拌器附近或其他容易產生干擾的地方。例如,在有攪拌器的容器中,應盡量遠離攪拌器安裝,以免攪拌產生的氣泡和液面波動影響測量。
  2.進行溫度補償
  了解溫度對聲速的影響:聲波在空氣中的傳播速度會隨溫度的變化而變化,溫度每升高或降低1℃,聲速大約變化0.18%。因此,需要對溫度進行監測和補償,以提高測量精度。
  采用內置溫度傳感器:部分分體超聲波液位計配備了內置溫度傳感器,可以實時監測環境溫度,并在算法上對超聲波的聲速進行補償。
  3.克服虛假回波
  識別虛假回波來源:虛假回波可能來自于液面上的泡沫、懸浮物、障礙物等。這些虛假回波會被誤認為是真實液面的回波,導致測量結果不準確。
  調整靈敏度和阻尼時間:通過調整超聲波液位計的靈敏度和阻尼時間,可以過濾掉一些虛假回波。適當降低靈敏度可以減少虛假回波的檢測,增加阻尼時間可以使測量信號更加穩定。
  4.減小渡越時間誤差
  增加時間控制電路(TGC):TGC電路可以根據聲波的衰減情況自動調整接收信號的增益,使不同高度的液面反射回來的信號幅度基本一致,從而減小因信號幅度差異導致的計時誤差。
  采用過零檢測電路:通過對接收信號進行微分處理,利用過零檢測電路產生停止計時信號,該信號處于回波信號的時間中心點,不受信號幅度的影響,能夠完*消除渡越時間誤差。
  5.考慮系統誤差并修正
  標定系統時延:系統誤差主要由系統時延產生,包括硬件電路延時、單片機的中斷響應延時、探頭響應延時等??梢酝ㄟ^對固定距離進行測試,標定并修正系統時延。
  修正聲學中心點距離:超聲波測量液位時,液位距離是從探頭前端表面到液面,但壓電陶瓷聲學中心并不在其表面上,這會引起系統誤差。需要將此距離引起的誤差與時延誤差歸為一類,并進行修正。
  6.分體超聲波液位計采用實時聲速補償
  安裝聲程架:在發射探頭前端安裝一個擋板,形成距離固定的聲程區間。當探頭發射聲波時,擋板將一部分聲波反射回探頭,通過計算從發射到接收的時間,得出聲速。
  選擇合適材料:聲程架應選用低溫度膨脹系數的材料,以免環境溫度變化使聲程距離發生改變,影響實測聲速精度。
 

 

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