超聲波液位計研發的探討  三十七

參量代換這種補償法是從基本測量原理出發，經過適當的數學處理，從超聲波液位計在測量后使用的計算公式中隱去聲速C，從而達到溫度補償的目的。

溫度實測補償法是使用熱電偶、熱敏電阻等感溫器件實測溫度來實現聲速間接補償的設計方法。前兩種方法得到的聲速比較準確，但設計、安裝較為復雜，特別是對易燃、易爆的油品，應更加小心;第三種方法不需附加補償設置，僅運用數學推導方法并輔以軟件支持來實現溫度一聲速補償，是一種智能化程度較高的補償措施:第四種方法雖然不比其他方法理想，但設計比較簡單。本課題采用的

就是C8051F020 單片機內置的溫度傳感模塊來實現溫度的補償功能。

4-1-2 濕度對超聲波衰減程度的影響

聲波傳播過程中，聲壓的幅度由于媒質中聲吸收而衰減，聲強隨頻率增高衰減增加，在給定的頻率時衰減是濕度的函數。產生最大衰減時的濕度值視頻率不同而有所差異，例如:頻率大于125KHz 時，最大衰減發生在濕度為100%RH 處，而在頻率40KHz 時，最大衰減發生在濕度50%RH 處[43-44]。

4-1-3 硬件電路引入的誤差

本課題采用的是渡越時間法來精確測量液位的，因此硬件電路所引入的誤差一般有量化誤差、時基誤差Δf / f0和觸發誤差三種。其中，量化誤差與單片機的計數頻率有關，即跟定時器的時鐘周期有關；而時基誤差0 Δf / f 與晶振的頻率穩定性有關。本課題選用的11.0592MHz 的高穩定性的晶振，因此，上述兩項誤差可以不予考慮。這里對觸發誤差做重點介紹。一般來說，以接收信號的幅值超過我們規定的閥值(即比較器內部參考電壓0.3Vcc)時的時刻作為停止計時信號。當待測距離發生變化時，接收電路輸出信號的幅值就發生變化，距離近輸出信號幅值較大，此時在回波信號的第一周幅值就有可能超過規定的閾值，進而發出停止計時信號，距離較遠時，輸出信號幅值較小，回波信號的第2 周(甚至第4 周)幅值才有可能超過規定的閾值，并發出停止計時信號。從理論上講，停止計時信號應在圖中的a點發出，由于閾值的存在，而實際上停止計時信號是在a 點之后的某一時刻發出的，并且發出的時刻(時間檢出點)是隨物位的變化而變化的，這種“時間檢出點”的變化就產生了物位測量的誤差。

超聲波液位計