超聲波流量計主機與探頭原理探討  十七

2.4 提高測量超聲波傳播時間精度的方法

由上節時差法超聲波流量計的基本原理我們可以看到，時差法超聲波流量計的測量精度與超聲波傳播時間的準確測量密切相關。只有在既能穩定、準確地測量傳播時間又能有效地對順、逆流傳播時差進行計算的前提下，才談得上測量精度。但是，在錯綜復雜的工業現場，接收的信號常常伴隨著各種外來干擾，如流體介質中的雜質顆粒和氣泡等產生的干擾，特別是來自外界的電磁干擾等，這些干擾信號成為準確測量超聲波傳播時間的主要障礙[16]。因此，如何確保超聲測時的準確性以及選用何種方法計算時差成為時差法超聲波流量計測量的關鍵，為此人們常在測量回路上采取一些措施，常見的方法有：

2.4.1 閾值法

設置閾值，當接收信號高于閾值時，即認為信號到達，一般采集信號的第2個峰值，然后減去一個周期，所得結果為信號的傳播時間。這樣處理存在一下弊端：

①信號在流體中傳播時，其強弱容易受到流體中的雜質、氣泡等諸多因素的影響，產生反射、折射、吸收等現象，使得超聲波能量衰減不一，閾值電壓難以設定；

②閾值電壓設定后，當接收信號強弱變化時，就可能會使第一個波形超過閾值電壓而被接收，誤當作第二個波形處理；或者當第三個波形來到時才高出閾值電壓而被采集，這樣會嚴重影響流量計的精度；

③實際采集信號時，常常是選取波形上升沿的某個位置，如圖2－7 所示，這樣實際采樣點與信號達到時刻相差不是一個整周期，這樣即便是減去一個周期的時間，測量值還是存在明顯的誤差，尤其是頻率比較低時上升沿的坡度變得緩慢，誤差也會隨之加大；

超聲波流量計