超聲波液位計誤差的產生與修正 三

2．2渡越時間誤差

聲波是縱向振動的彈性機械波，它借助傳播介質的分子運動而傳播。由于傳播介質的吸收、散射和聲波的擴散等原因，導致聲強、聲壓和聲能減弱，發生聲波衰減。并且液位計的測量需要在被測液面上形成一次聲波反射，這同樣會引起聲波的衰減。聲波是按傳播距離的指數規律衰減的，當液面高度不同時，聲波的傳輸距離也不相同，其接收波的幅度也會有較大差異。

接收到的超聲波脈沖串經過放大濾波后，探頭發射超聲波時系統開始計時，當接收信號的幅度超過設定的閾值時停止計時。液位高度發生變化時，接收信號的幅度也會發生變化。在液位比較低時，接收信號幅度比較小，可能需要在第4個波峰處才能達到閾值；當液面高度比較高時，接收信號幅度比較大，可能在第3個甚至更早就能達到閾值。這樣停止計時的時間就不是確定的，這種不確定性必然會給系統測量精度帶來誤差。例如，當超聲波頻率為40 kHz時，如果停止計時信號相差一個波形，那么計時時間就會相差125μs，如果聲速此時為340 m／s，則液面高度就會相差42．5 mm，這個誤差如果應用到石化部門1000m3以上的儲油罐上，將會產生很可觀的絕對誤差，所以必須要消除。

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