超聲波液位計(jì)液態(tài)介質(zhì)測(cè)量高精度的探討 十六
當(dāng)待測(cè)物位發(fā)生變化時(shí)，接收電路輸出信號(hào)的幅值也就發(fā)生變化，距離近，輸出信號(hào)幅值較大，此時(shí)在回波信號(hào)的第二周幅值就有可能超過(guò)規(guī)定的閾值，進(jìn)而發(fā)出停止計(jì)時(shí)信號(hào)，距離較遠(yuǎn)時(shí)，輸出信號(hào)幅值較小，回波信號(hào)的第3周(甚至第4周)幅值才有可能超過(guò)規(guī)定的闕值，并發(fā)出停止計(jì)時(shí)信號(hào)。從理論上來(lái)講，停止計(jì)時(shí)信號(hào)應(yīng)在a點(diǎn)發(fā)出，由于閾值的存在，而實(shí)際上停止計(jì)時(shí)信號(hào)是在a點(diǎn)之后的某一時(shí)刻發(fā)出的，并且發(fā)出的時(shí)刻(時(shí)間檢出點(diǎn))是隨物位高度的變化而變化的，這種“時(shí)間檢出點(diǎn)’’的變化就產(chǎn)生了物位測(cè)量的誤差。假如發(fā)出的超聲波頻率為40KHz，距離較遠(yuǎn)時(shí)在回波的第4周才發(fā)出停止計(jì)時(shí)的信號(hào)。這樣，發(fā)出停止信號(hào)相對(duì)于的a點(diǎn)的延遲約為0．125ms，設(shè)聲速近似為340m／s，即物位測(cè)量誤差約為42．5mm，這
一誤差是比較可觀的，應(yīng)該設(shè)法消除。針對(duì)回波信號(hào)的特點(diǎn)，采用峰值時(shí)間點(diǎn)檢出方法，該方法的信號(hào)處理過(guò)程，首先將經(jīng)過(guò)放大、濾波后的回波信號(hào)進(jìn)行線性包絡(luò)檢波，然后對(duì)檢波的輸出信號(hào)進(jìn)行微分處理，最后對(duì)微分電路的輸出進(jìn)行零點(diǎn)交叉檢測(cè)，即可得到回波信號(hào)的峰值時(shí)間，此時(shí)無(wú)論被測(cè)距離遠(yuǎn)近，時(shí)間檢出點(diǎn)均在b點(diǎn)，即在回波信號(hào)包絡(luò)線的峰值點(diǎn)，并且它相對(duì)于a點(diǎn)的位置不隨被測(cè)物位的變化而變化。由此可見(jiàn)，只要將聲時(shí)減去一個(gè)固定時(shí)間(tb—ta)，就可消除上面所說(shuō)的測(cè)量誤差。同樣，由公式(2．5)推之，影響液位精度的另一個(gè)重要原因是聲速：必須知道聲波在媒質(zhì)中的傳播速度V，才能從傳播時(shí)間求出物位，但是各種媒質(zhì)有不同的聲速。即使是同一種媒質(zhì)，如果溫度、壓強(qiáng)不同，聲速也不一樣。很難把聲速看成一個(gè)不變的恒量。當(dāng)媒質(zhì)的成分、溫度、壓強(qiáng)等因素都沒(méi)有很大的變化，而且測(cè)量精度要求又不很高的情況下，把聲速當(dāng)作不變的方法才能勉強(qiáng)滿足測(cè)量要求。否則就應(yīng)該進(jìn)行聲速校正。
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