超聲波液位計液態介質測量高精度的探討 十一

超聲波是一種機械波，即機械振動，在彈性介質中傳播，其振動頻率在20KHz以上，超出人耳的聽覺上限，人們把這種聽不見的聲波叫超聲波。如果波源所激起的縱波的頻率在20Hz到20KHz之間，就能引起入的聽覺。在這一頻率范圍內的振動稱為聲振動，聲振動所激起的縱波稱為聲波。而頻率低于20Hz的機械波叫做次聲波。

超聲波用于液位檢測時，主要利用了它的以下性質；

和其他聲波一樣，超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，并有各自的傳播速度。例如，在常溫下空氣中的聲速約為334m／s，在水中的聲速約為1440m／s，而在鋼鐵中約為5000m／s。聲速不僅與介質有關，還與介質所處的狀態(如溫度)有關。

超聲波在空氣中傳播是由于氣體具有反抗壓縮和擴張的彈性模量，所以空氣分子受到振子振動面交替的壓縮與擴張時，氣體分子具有恢復力，即氣體反抗壓縮變化力的作用而實現彈性波的傳播。因此，超聲波在大氣中的傳播速度受溫度、濕度等因素的影響。

超聲波在空氣中的傳播速度主要與空氣的壓力和溫度有關，正常條件下由于大氣壓力變化很小，因此，其傳播速度主要考慮溫度的影響，但是，在瀝青罐中，溫度變化很大，超聲波的聲速與環境溫度、濕度有關。在一些測量精度要求較低的情況下，聲速可以直接取不變值，

(T為絕對溫度)來對速度進行溫度補償。但有些測距系統上只考慮溫度對聲速的影響是不夠的，它們或者需要高精度的距離信息以達到準確定位，或者是周圍高溫、高濕環境。據實驗測得同一溫度，0～0．5％RH的濕度下，聲速最多會相差60m／s，因此，在溫度、濕度變化大、精度要求高的作業環境下，應同時考慮兩個因素對聲速的影響。

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