超聲波液位計自動校正液位的探討  五

目前國內高精度超聲液位測量儀表的發展主要采用引進加仿制等手段，還有許多合資企業代理國外相應產品。YSD600 型非接觸式超聲波水位計是一種比較典型的產品，據水利部水文檢測認為，其量程在10m 范圍內，經測試統計計算后誤差滿足±20mm 要求。總之我國在該領域的發展相對國外還有很大差距，普遍存在產品性能指標低、儀表可靠性差、企業技術力量及裝備差等問題。

1.3 全文內容及主要工作

在動態復雜環境下，如振動、噪聲、溫度變化等環境，由于信號起伏、溫度對聲速的影響、熱量的變化、液面的波動等等原因，信號在傳輸的過程中產生嚴重失真，并且難以達到高精度。另外，由于傳感器裝置需要安裝于結構復雜的密閉箱體和容器內，還會接收到來自容器內部支柱、隔板、橫梁等的回波。由于以上一些因素，使超聲液位測量系統的測距精度的提高受到很大的限制，這也影響到了超聲測距系統在一些精度要求較高的場合的應用。因此在以運輸過程中動態變化的燃油液位測量為目標，本文需要采用聲速自校正手段，將外界環境變化對測量精度的影響減至足夠小，盡量排除溫度、超聲波傳播介質密度變化導致的干擾；同時需要具備動態跟隨功能適應波動的測量條件。

本文首先探討了超聲物理基礎和聲學基礎，超聲的衰減特性和反射特性等內容，這對本文的研究具有很有重要的指導意義。在這個理論基礎上實現了在動態復雜環境下量程最大值為1500mm，測量盲區不超過5mm 并且絕對誤差不超過±1mm 的測量。

另外本文探討了高頻窄脈沖超聲技術，分析了現有液介式超聲液位測量各種測量方式的優缺點，并在此基礎上采用了高頻超聲波進行液位測量；對超聲換能器理論和技術基礎做了深入的研究和了解，對液介式聲速起伏的克服辦法進行了研究，分析了波導管技術，并設計了超聲波探頭和波導管裝置實現了聲速校正；設計了超聲信號接收放大、濾波等調理電路，為獲取真實的超聲回波信號提供了支持；研究了高速數據采集的超聲波波形識別技術，提出“前尋后找”的一次回波辨識方法。

通過給出溫度變化情況下幾次測量過程中的誤差分布，來驗證本文提出的測量方法切實可行。

最后本文進行了展望，其中包括了在電路、探頭等方面提出的一些改進意見，和新的測量方法的可能有效的解決方案。

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