超聲波液位計自動校正液位的探討  二十

3.4 超聲波聲速自校準

從測量標準差公式(3-2)中看到，測量誤差來源于速度測量誤差和時間測量誤差。又由超聲物理理論基礎知識可知，超聲波在燃油中的聲速是隨環境的變化而變化的，主要的影響的因素是溫度。所以，在超聲波油位測量系統中，必須要作溫度補償，對聲速校準。聲速校正問題是個聲學問題，用聲學方法來解決這個問題會更為直接有效，而且更有適應性。本文采用非固定距離標記法以聲速校正。

波導管裝置作用有四，其一是用作傳感器安裝設備；其二是保證管內液體比較干凈、氣泡少，減小雜亂的聲學噪聲；其三則可以保證管內液面比較平靜，使得反射信號比較強而且穩定；其四是消除盛液箱(罐)中的溫度梯度。

如果沿超聲發射波的傳播方向(波導管軸線方向)看過去，這些校正塊在周向上相互不重疊。這樣一來，在波導管內傳播的超聲平面波的不同部分在前進路線上會遇到不同的物理相態分界面(固液分界面或氣液分界面)，在這所有的分界面上都會有回波反射。校正塊處的固液分界面垂直于傳播方向，而液面處的氣液分界面經前述的液面波動校正后也會垂直于傳播方向，所以超聲波換能器總會收到回波信號。

這些回波信號分別為校正回波和液面回波。在預先確知所有的校正塊位置的條件下，通過獲取校正回波的是時間就可以計算出在當前環境下的超聲波速度，如果液面較高的話，在液面回波到來之前可能會有多個校正回波，接收電路上收到的最后一個信號總是液面回波。并且一般說來，由于固液分界面的反射率比氣液反射面的反射率小，所以校正回波的信號相對于液面回波都比較弱。這一特點為識別校正回波和液面回波提供了部分依據。

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