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超聲波液位計(jì)測距原理

閱讀:1479        發(fā)布時(shí)間:2019-5-9

超聲波液位計(jì)測距原理  

超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知,測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時(shí)間,根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。由此可見,超聲波測距原理與雷達(dá)原理是一樣的。  

測距的公式表示為:L=C×T  

式中L為測量的距離長度;C為超聲波在空氣中的傳播速度;T為測量距離傳播的時(shí)間差(T為發(fā)射到接收時(shí)間數(shù)值的一半)。  

超聲波測距主要應(yīng)用于倒車提醒、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場等的距離測量,雖然目前的測距量程上能達(dá)到百米,但測量的精度往往只能達(dá)到厘米數(shù)量級。  

由于超聲波易于定向發(fā)射、方向性好、強(qiáng)度易控制、與被測量物體不需要直接接觸的優(yōu)點(diǎn),是作為液體高度測量的理想手段。在精密的液位測量中需要達(dá)到毫米級的測量精度,但是目前國內(nèi)的超聲波測距集成電路都是只有厘米級的測量精度。通過分析超聲波測距誤差產(chǎn)生的原因,提高測量時(shí)間差到微秒級,以及用LM92溫度傳感器進(jìn)行聲波傳播速度的補(bǔ)償后,我們設(shè)計(jì)的高精度超聲波測距儀能達(dá)到毫米級的測量精度.

超聲波液位計(jì)測量原理    

  超聲波物位計(jì)的工作原理是由換能器(探頭)發(fā)出高頻超聲波脈沖遇到被測介質(zhì)表面被反射回來,部分反射回波被同一換能器接收,轉(zhuǎn)換成電信號。超聲波脈沖以聲波速度傳播,從發(fā)射到接收到超聲波脈沖所需時(shí)間間隔與換能器到被測介質(zhì)表面的距離成正比。此距離值S與聲速C和傳輸時(shí)間T之間的關(guān)系可以用公式表示:S=CxT/2。  

由于發(fā)射的超聲波脈沖有一定的寬度,使得距離換能器較近的小段區(qū)域內(nèi)的反射波與發(fā)射波重迭,無法識別,不能測量其距離值。這個(gè)區(qū)域稱為測量盲區(qū)。盲區(qū)的大小與超聲波物位計(jì)的型號有關(guān)。  

  由于采用了*的微處理器和*的EchoDiscovery回波處理技術(shù),超聲波物位計(jì)可以應(yīng)用于各種復(fù)雜工況。換能器內(nèi)置溫度傳感器,可實(shí)現(xiàn)測量值的溫度補(bǔ)償。  

  超聲波換能器采用聲學(xué)匹配之技術(shù),使其發(fā)射功率能更有效地輻射出去,提高信號強(qiáng)度,從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量。

超聲波液位計(jì)安裝要求:  

  換能器發(fā)射超聲波脈沖時(shí),都有一定的發(fā)射開角。從換能器下緣到被測介質(zhì)表面之間,由發(fā)射的超聲波波束所輻射的區(qū)域內(nèi),不得有障礙物,因此安裝時(shí)應(yīng)盡可能避開罐內(nèi)設(shè)施,如:人梯、限位開關(guān)、加熱設(shè)備、支架等。 另外須注意超聲波波束不得與加料料流相交。  

  安裝儀表時(shí)還要注意:高料位不得進(jìn)入測量盲區(qū);儀表距罐壁必須保持一定的距離;儀表的安裝盡可能使換能器的發(fā)射方向與液面垂直。

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