Question

超声波液位传感器的工作原理及结构组成

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

超声波测量液位的基本原理是：由超声探头发出的超声脉冲信号，在气体中传播，遇到空气与液体的界面后被反射，接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间，即可换算出距离或液位高度。超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点：（1）无任何机械传动部件，也不接触被测液体，属于非接触式测量，不怕电磁干扰，不怕酸碱等强腐蚀性液体等，因空饥念此性能稳定、可靠性高、寿命长；（2）其响应时间短可以方便的实现无滞后的斗困实时测量。
系统采用的超声波传感器的工作频率为40khz左右。由发射传感器发出超声波脉冲，传到液面经反射后返回接收传感器，测出超声波脉冲从发射到接收到所需的时间，根据媒质中的声速，就能得到从传感器到液面之间的距离，从而确定液面。考虑到环境温度对超声波传播速度的影响，通过温度补偿的方法对传播速度予以校正，以提高测量精度。计算公式为：
v=331.5+0.607t
（1）
式中：v为超声波在空气中传播速度；t为环境温度。
s=v
×t/2=v×（t1－t0）/2
（2）
式中：s为被测距离；t为发射超声脉冲与接收其回波的时间差；t1为超声回波接收时刻；t0为超声脉冲发射时刻。利用mcu的捕获功能可以很方便地测量t0时刻和t1时刻，根据以上公式，用软件编程即可得到被测距离s。由于本系统的mcu选用了具有soc特点的混肢游合信号处理器，其内部集成了温度传感器，因此可利用软件很方便的实现对传感器的温度补偿。