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來看看超聲波液位計(jì)常見誤差原因分析
閱讀：3739 發(fā)布時(shí)間：2020-4-10
超聲波液位計(jì)一般采用收發(fā)合一的陶瓷超聲波換能器，聲波的發(fā)射和接收都由同一個(gè)探頭完成。探頭向被測液面發(fā)射超聲波信號，超聲波由探頭經(jīng)傳播介質(zhì)傳播至被測液面，在液面上形成反射，反射波沿原路徑傳播至探頭，被探頭吸收。計(jì)時(shí)單元測量超聲波從發(fā)射到回波被接收所用的時(shí)間，根據(jù)聲波在空氣中的傳播速度，可以計(jì)算出探頭至液面的距離，從而得出液面的高度。
下面我們來看看超聲波液位計(jì)常見誤差原因分析：
1、參考聲速精度誤差
從距離值S與聲速C和傳輸時(shí)間T之間的關(guān)系公式S=C×T/2可知，利用超聲波液位計(jì)測量液位，還需要知道超聲波在空氣中的傳播速度，因此超聲波傳播速度取值精度將極大地影響超聲波液位計(jì)的測量精度。
2、系統(tǒng)誤差
系統(tǒng)誤差主要由系統(tǒng)時(shí)延產(chǎn)生，系統(tǒng)延時(shí)的主要來源有硬件電路延時(shí)、單片機(jī)的中斷響應(yīng)延時(shí)、探頭響應(yīng)延時(shí)等。由于超聲波液位計(jì)工作于脈沖發(fā)射狀態(tài)，單片機(jī)每次發(fā)出發(fā)射命令后，發(fā)射功放電路要經(jīng)過一個(gè)能量蓄積的過程才能達(dá)到發(fā)射狀態(tài)，同時(shí)探頭內(nèi)的壓電陶瓷也有一個(gè)起振過程，要達(dá)到40kHz的振動(dòng)頻率也需要一定時(shí)間。而計(jì)時(shí)卻是從發(fā)射命令發(fā)出開始的，因此這個(gè)系統(tǒng)時(shí)延必須要予以考慮，并在軟件上進(jìn)行補(bǔ)償。
3、渡越時(shí)間誤差
超聲波是縱向振動(dòng)的彈性機(jī)械波，它借助傳播介質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)而傳播。由于傳播介質(zhì)的吸收、散射和聲波的擴(kuò)散等原因，導(dǎo)致聲強(qiáng)、聲壓和聲能減弱，發(fā)生聲波衰減。并且超聲波液位計(jì)的測量需要在被測液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(shù)規(guī)律衰減的，當(dāng)液面高度不同時(shí)，聲波的傳輸距離也不相同，其接收波的幅度也會有較大差異。探頭發(fā)射超聲波時(shí)系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)接收信號的幅度超過設(shè)定的閾值時(shí)停止計(jì)時(shí)。液位高度發(fā)生變化時(shí)，接收信號的幅度也會發(fā)生變化。在液位比較低時(shí)，接收信號幅度比較小，可能需要在第4個(gè)波峰處才能達(dá)到閾值；當(dāng)液面高度比較高時(shí)，接收信號幅度比較大，可能在第3個(gè)甚至更早就能達(dá)到閾值。這樣停止計(jì)時(shí)的時(shí)間就不是確定的，這種不確定性必然會給系統(tǒng)測量精度帶來誤差。