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來看看超聲波液位計常見誤差原因分析
閱讀：3586 發(fā)布時間：2020-4-10
超聲波液位計一般采用收發(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，超聲波由探頭經傳播介質傳播至被測液面，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。計時單元測量超聲波從發(fā)射到回波被接收所用的時間，根據(jù)聲波在空氣中的傳播速度，可以計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和傳輸時間T之間的關系公式S=C×T/2可知，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，因此超聲波傳播速度取值精度將極大地影響超聲波液位計的測量精度。
2、系統(tǒng)誤差
系統(tǒng)誤差主要由系統(tǒng)時延產生，系統(tǒng)延時的主要來源有硬件電路延時、單片機的中斷響應延時、探頭響應延時等。由于超聲波液位計工作于脈沖發(fā)射狀態(tài)，單片機每次發(fā)出發(fā)射命令后，發(fā)射功放電路要經過一個能量蓄積的過程才能達到發(fā)射狀態(tài)，同時探頭內的壓電陶瓷也有一個起振過程，要達到40kHz的振動頻率也需要一定時間。而計時卻是從發(fā)射命令發(fā)出開始的，因此這個系統(tǒng)時延必須要予以考慮，并在軟件上進行補償。
3、渡越時間誤差
超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。由于傳播介質的吸收、散射和聲波的擴散等原因，導致聲強、聲壓和聲能減弱，發(fā)生聲波衰減。并且超聲波液位計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，其接收波的幅度也會有較大差異。探頭發(fā)射超聲波時系統(tǒng)開始計時，當接收信號的幅度超過設定的閾值時停止計時。液位高度發(fā)生變化時，接收信號的幅度也會發(fā)生變化。在液位比較低時，接收信號幅度比較小，可能需要在第4個波峰處才能達到閾值；當液面高度比較高時，接收信號幅度比較大，可能在第3個甚至更早就能達到閾值。這樣停止計時的時間就不是確定的，這種不確定性必然會給系統(tǒng)測量精度帶來誤差。