超聲波液位計(jì)研發(fā)的探討  六

 在傳感器方面, 在應(yīng)用和設(shè)計(jì)中盡量實(shí)現(xiàn)不接觸式或不滲透式測(cè)量, 其中以超聲波式液位計(jì)、光學(xué)式液位計(jì)、 電磁式液位計(jì)與輻射式液位計(jì)最為典型, 從而提高探頭對(duì)惡劣的過程條件的抵抗能力。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及, 直接輸出數(shù)字信號(hào)的數(shù)字化液位傳感器已成為這一領(lǐng)域儀表的發(fā)展趨勢(shì); 隨著納米技術(shù)、生物工程技術(shù)的發(fā)展, 納米技術(shù)和生物技術(shù)在液位測(cè)量中的應(yīng)用也將會(huì)日益增多。對(duì)于一些尚處于發(fā)展階段的液位計(jì)在目前的應(yīng)用中并不是十分普遍, 但其低成本、 高性能的吸引力給其發(fā)展帶來光明的前景。

§1-3 超聲波液位計(jì)簡(jiǎn)述

1-3-1 超聲波的基本特性

所謂超聲波，是指人耳聽不見的聲波，正常人的聽覺可以聽到20 赫茲（Hz）-20 千赫茲（KHz）的聲波，當(dāng)超出這個(gè)范圍人耳就聽不到了。低于20 赫茲的聲波叫做次聲波或者亞聲波，高于20 千赫茲的聲波叫做超聲波[6]。由此可見，超聲波是聲波大家族中的一員，和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它們的共同點(diǎn)是一種機(jī)械振動(dòng)，通常以縱波的形式在介質(zhì)中傳播，是一種能量和動(dòng)量的傳播方式，其不同點(diǎn)是超聲波的頻率高，波長(zhǎng)短，在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的方向性和束射性。

1． 超聲波在均勻介質(zhì)中的傳播速度

當(dāng)介質(zhì)中某點(diǎn)發(fā)生超聲機(jī)械振動(dòng)時(shí)，由于相鄰介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間的彈性分子作用，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)將引起鄰近質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，這些均勻質(zhì)點(diǎn)的超聲振動(dòng)就會(huì)由近而遠(yuǎn)地在介質(zhì)中傳播。理論上，聲音在25℃空氣中傳播速度的理論值為346.70m/s，這個(gè)速度在O℃時(shí)降為331.45m/s。溫度和其他常數(shù)一樣是決定聲音速度的第二因素，在空氣中它和聲速C 的關(guān)系（在工業(yè)測(cè)量中）可以用以下公式來表示：C = 331.45+ 0.61T(m/ s) （1.1）式中T 為攝氏溫度。

超聲波液位計(jì)