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影響超聲液位計測量精度的主要因素
點擊次數(shù)：2124 更新時間：2021-03-24
超聲波液位計是超聲波液位計和超聲波材料液位計的通用名稱。當用于測量液位時，它通常被稱為超聲波液位計。當用于測量固體材料的液位時，通常稱為超聲波材料液位計。超聲波液位計通常用于在 -40°C 至 100°C 的溫度以及低于 3bar （5kg/cm2） 的壓力下測量液體或材料水平。
超聲波液位計是一種連續(xù)式液位測量儀器，適用于各種水池。其工作原理是超聲換能器(探頭)發(fā)出高頻超聲脈沖。當超聲脈沖遇到被測液位的表面時，脈沖將被反射回來，部分反射的回波將被換能器重新接收并轉換為電信號。因此，測量環(huán)境和儀器電路的聲-電轉換能力將影響超聲波的測量精度。
超聲脈沖以聲波的速度傳播，超聲脈沖發(fā)射和接收的時間間隔與換能器與被測介質表面的距離成正比。距離值S與聲速C和傳播時間T之間的關系可以用公式表示:S=CxT/2。根據(jù)超聲波傳播的特點，超聲波液位計應用的理想條件是液體表面平靜。當液位呈波浪形或波狀時，超聲波液位計檢測實際液位時會出現(xiàn)誤差，這就需要內部電路對測量信號算法進行優(yōu)化，以反饋實際液位。
一般來說，在實際應用中，影響超聲液位計測量精度的主要因素如下:
1.復雜工作條件:物料液位測量采用攪拌或動態(tài)液位環(huán)境
在一些有攪拌或更動態(tài)的液位環(huán)境中(如液體液位測量)，由于液位的動態(tài)波動和不確定性，超聲液位儀的測量精度會大大降低。鑒于此，有必要在硬件和軟件方面提高儀器的魯棒性(大致相當于穩(wěn)定性)。在軟件方面，加入延遲平均算法可以使儀器更好地適應復雜的動態(tài)變化條件。同時，在硬件上采用高效、嚴謹?shù)男盘枮V波電路，濾除測量過程中超聲信號接觸復雜液體表面所產(chǎn)生的二次雜波。
2.錯誤的儀器安裝
不正確的安裝可能會導致測量精度下降。例如，超聲波換能器的方向不垂直于液位。
3.溫度傳感器
超聲波液位計在空氣介質中的傳播速度受溫度的影響。超聲波作為聲波的一種，其傳播速度也受溫度的影響。因此，在設計超聲換能器時，探頭中嵌入溫度傳感器，實現(xiàn)對環(huán)境溫度的監(jiān)測和超聲波聲速的算法補償。
但由于溫度傳感器作為探測器的一部分是密封包裝保護材料在調查這個結構和保護材料(這類材料質量更大,低導熱系數(shù)的材料),可能會導致探頭的溫度不能實時環(huán)境溫度變化和變化后,如超聲波液位計安裝在室外環(huán)境中沒有防曬霜,陽光的照射會使探頭呈上升趨勢，而環(huán)境溫度的升高又不會像探頭一樣，探頭傳感器測得的溫度與環(huán)境溫差較大，影響測量的準確性。
4.環(huán)境因素
除了第三點提到的溫度的影響外，空氣濕度、空氣壓力、空氣流量以及不同的氣體介質都會對聲波的傳播速度產(chǎn)生影響，從而降低測量精度。
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