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超声波液位计原理

9yiyi

Answer 1

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海川润泽超声波液位计(型号：HC-CS8080)

1、设备介绍

超声波液位计是由微处理器控制的数字液位仪表。在测量中超声波脉冲由传感器(换能器)发出，声波经液体表面反射后被同一传感器接收或超声波接收器，通过压电晶体或磁致伸缩器件转换成电信号，并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测液体表面的距离。 由于采用非接触的测量，被测介质几乎不受限制，可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量。

2、设备应用方向

超声波液位计适用于江河、湖泊、水库、河口、渠道、船闸及各种水工建筑物处水位测量。因此可用作水位数据采集系统和水文自动测报系统的传感器。

3、设备优势与特点

电路设计从电源部分起就选用高质量的电源模块，元器件选择进口高稳定可靠的器件;

专利的声波智能技术软件可进行智能化回波分析，无需任何调试及其它的特殊步骤;

拥有的声波智能专利技术，使仪表的精度大大提高，水位精度达到 0.5%FS，能够抗各种干扰波;

是一种非接触式仪表，不跟液体直接接触，提供多种安装方式，用户完全可以通过本手册进行仪表标定;

仪表的所有输入、输出线均具有防雷、防短路的保护功能;

具有安全、清洁、精度高、寿命长、稳定可靠、安装维护方便等特点， 适用酸、碱、盐、防腐、高温等各种领域。

Answer 2

超声波液位计/物位计 的测量原理、特点
1 测量原理
原理
超声波物位计的工作原理是由换能器（探头）发出高频超声波脉冲遇到被测介质表面被反射回来，部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号。超声波脉冲以声波速度传播，从发射到接收到超声波脉冲所需时间间隔与换能器到被测介质表面的距离成正比。此距离值S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示：S=CxT/2。
由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，使得距离换能器较近的小段区域内的反射波与发射波重迭，无法识别，不能测量其距离值。这个区域称为测量盲区。盲区的大小与超声波物位计的型号有关。
特点
由于采用了先进的微处理器和独特的EchoDiscovery回波处理技术，超声波物位计可以应用于各种复杂工况。换能器内置温度传感器，可实现测量值的温度补偿。
超声波换能器采用最佳声学匹配之专利技术，使其发射功率能更有效地辐射出去，提高信号强度，从而实现准确测量。
超声波液位计/物位计 安装要求。
安装要求：
换能器发射超声波脉冲时，都有一定的发射开角。从换能器下缘到被测介质表面之间，由发射的超声波波束所辐射的区域内，不得有障碍物，因此安装时应尽可能避开罐内设施，如：人梯、限位开关、加热设备、支架等。 另外须注意超声波波束不得与加料料流相交。
安装仪表时还要注意：最高料位不得进入测量盲区；仪表距罐壁必须保持一定的距离；仪表的安装尽可能使换能器的发射方向与液面垂直。

Answer 3

在超声波液位计的测量中，超声波脉冲由传感器(换能器)发出，经物体表面反射后，由同一传感器(换能器)接收，并转换成电信号。传感器(传感器)和被测液位之间的距离由超声波发射和接收之间的时间来计算。

因此，超声波液位计利用测量回波距离的原理，根据超声波的发射和接收进行测量。

由于超声波的发射和接收是一次往返，实际测量的距离值用公式表示：S=CT/2。其中s为测得的距离值，c为声速，t为传播时间。

超声波在空气中的传播速度是固定的，池子的深度或水箱的高度也是固定的。实际液位是池子或罐体等容器的深度减去超声波测量的距离，即液位或液位的高度。从而实现了液位的超声波测量。
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Answer 4

超声波液位计是一种非接触式的液位测量仪器，它利用超声波在液体中的传播特性来测量液位高度。超声波液位计通常由超声波发射器、接收器和处理器组成。

Answer 5

超声波测距原理
超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。
测距的公式表示为：L=C×T
式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。
超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。
由于超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，是作为液体高度测量的理想手段。在精密的液位测量中需要达到毫米级的测量精度，但是目前国内的超声波测距专用集成电路都是只有厘米级的测量精度。通过分析超声波测距误差产生的原因，提高测量时间差到微秒级，以及用LM92温度传感器进行声波传播速度的补偿后，我们设计的高精度超声波测距仪能达到毫米级的测量精度。

超声波测距误差分析
根据超声波测距公式L=C×T，可知测距的误差是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。
时间误差
当要求测距误差小于1mm时，假设已知超声波速度C=344m/s (20℃室温)，忽略声速的传播误差。测距误差s△t<(0.001/344) ≈0.000002907s 即2.907ms。
在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1mm的误差。使用的12MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度，因此系统采用89C51定时器能保证时间误差在1mm的测量范围内。
超声波传播速度误差
超声波的传播速度受空气的密度所影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系，如表1所示。
已知超声波速度与温度的关系如下：

式中： r —气体定压热容与定容热容的比值，对空气为1.40，
R —气体普适常量，8.314kg·mol-1·K-1，
M—气体分子量，空气为28.8×10-3kg·mol-1，
T —绝对温度，273K+T℃。
近似公式为：C=C0+0.607×T℃
式中：C0为零度时的声波速度332m/s；
T为实际温度(℃)。
对于超声波测距精度要求达到1mm时，就必须把超声波传播的环境温度考虑进去。例如当温度0℃时超声波速度是332m/s, 30℃时是350m/s，温度变化引起的超声波速度变化为18m/s。若超声波在30℃的环境下以0℃的声速测量100m距离所引起的测量误差将达到5m，测量1m误差将达到5mm。