超聲波液位計自動校正液位的探討 一

超聲波測量液位是一種傳統的、同時又非常具有發展潛力的方法。本文的目的是解決由于受到聲速校正、頻率受限等問題導致傳統超聲波測量方法存在的分辨率低、精確度不高、測量盲區大等缺陷，以滿足動態和復雜環境下的高精度、小盲區液位測量要求。

本文以聲學理論和超聲波物理理論為基礎，通過對超聲波聲場的分析，探討了液位測量的固介式、氣介式和液介式測量方法的優缺點，在本文中確定了液介式測量方法進行液位測量；探討了液位測量過程中的信噪比問題、盲區問題，并采用高頻窄脈沖超聲換能器，以實現小盲區和高分辨率測量；同時通過近似計算，確定了超聲波波導管直徑的上下限和反射塊安裝位置，應用這種特殊的波導管能夠有效提高超聲波回波強度和解決介質溫度梯度對測量精度的影響。本文采用窄脈沖激勵電路和信號調理電路、高速數據采集電路、PC/104 工控機等構成系統硬件電路部分，著重就回波序列信號的獲取、測量模型的建立算法構成等內容進行了分析和探討，文中提出“前尋后找”回波辨識方法有效去除雜波干擾、識別一次回波，和采用卡爾曼濾波的方法削減聲速梯度影響、減小測量誤差。

最后本文分析測量誤差來源，并經過實驗證明，本文所實現的超聲波液位測量系統在10—35℃的溫變化環境下，測量范圍1500mm，絕對誤差≤1mm，檢測盲區≤5mm。

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