提高分体超声波液位计测量精度的方法有很多,以下是一些主要的方法:
1.优化安装方式
确保垂直安装:超声波换能器的方向应与液面保持垂直,这样能使声波垂直发射和接收,减少因倾斜安装导致的测量误差。如果安装不垂直,声波在液面上的入射角和反射角会发生变化,影响测量的准确性。
选择合适的安装位置:应安装在平静、无遮挡的区域,避免安装在液流入口、出口、搅拌器附近或其他容易产生干扰的地方。例如,在有搅拌器的容器中,应尽量远离搅拌器安装,以免搅拌产生的气泡和液面波动影响测量。
2.进行温度补偿
了解温度对声速的影响:声波在空气中的传播速度会随温度的变化而变化,温度每升高或降低1℃,声速大约变化0.18%。因此,需要对温度进行监测和补偿,以提高测量精度。
采用内置温度传感器:部分分体超声波液位计配备了内置温度传感器,可以实时监测环境温度,并在算法上对超声波的声速进行补偿。
3.克服虚假回波
识别虚假回波来源:虚假回波可能来自于液面上的泡沫、悬浮物、障碍物等。这些虚假回波会被误认为是真实液面的回波,导致测量结果不准确。
调整灵敏度和阻尼时间:通过调整超声波液位计的灵敏度和阻尼时间,可以过滤掉一些虚假回波。适当降低灵敏度可以减少虚假回波的检测,增加阻尼时间可以使测量信号更加稳定。
4.减小渡越时间误差
增加时间控制电路(TGC):TGC电路可以根据声波的衰减情况自动调整接收信号的增益,使不同高度的液面反射回来的信号幅度基本一致,从而减小因信号幅度差异导致的计时误差。
采用过零检测电路:通过对接收信号进行微分处理,利用过零检测电路产生停止计时信号,该信号处于回波信号的时间中心点,不受信号幅度的影响,能够完*消除渡越时间误差。
5.考虑系统误差并修正
标定系统时延:系统误差主要由系统时延产生,包括硬件电路延时、单片机的中断响应延时、探头响应延时等。可以通过对固定距离进行测试,标定并修正系统时延。
修正声学中心点距离:超声波测量液位时,液位距离是从探头前端表面到液面,但压电陶瓷声学中心并不在其表面上,这会引起系统误差。需要将此距离引起的误差与时延误差归为一类,并进行修正。
6.分体超声波液位计采用实时声速补偿
安装声程架:在发射探头前端安装一个挡板,形成距离固定的声程区间。当探头发射声波时,挡板将一部分声波反射回探头,通过计算从发射到接收的时间,得出声速。
选择合适材料:声程架应选用低温度膨胀系数的材料,以免环境温度变化使声程距离发生改变,影响实测声速精度。

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