超聲波液位計液態(tài)介質(zhì)測量高精度的探討 十四

2．2．1石英晶體作壓電材料的超聲波換能器

壓電晶片的振動頻率即探頭的工作頻率，主要取決于晶片的厚度和超聲波在晶片材料中的傳播速度。壓電陶瓷晶片有一個固有的諧振頻率，即中心頻率f0，為得到較高的頻率，要使晶片在諧振狀態(tài)下工作。發(fā)射超聲波時，加在其上面的交變電壓的頻率要與它的固有諧振頻率fo一致；接收超聲波時，作用在其上面的超聲機械波的頻率也要與它的固有頻率一致。這樣，超聲波傳感器才有較高的靈敏度。

本儀器所采用的T／R40型超聲波傳感器就是壓電材料的超聲波換能器。

由這些特性曲線圖可知：T／R40超聲波傳感器在輸入頻率為40KHz時，各種特性都呈現(xiàn)出最佳狀態(tài)，因此為了得到最佳效果給予其40KHz的驅(qū)動脈沖。

2 2．2時差法超聲波液位計的基本原理

時差法超聲波液位計的工作原理是首先山發(fā)射探頭發(fā)射出超聲波，在被測傳聲介質(zhì)中傳播至液面，經(jīng)液面反射后，反射回波被接收探頭所接收，測量出超聲波從發(fā)射到接收所經(jīng)過的時問，根據(jù)介質(zhì)中的聲速，可以計算出探頭至液面的距離，進而得出液位高度。

其中，H表示探頭與容器底部的距離，L表示超聲波傳輸距離的一半，v表示超聲波聲速，t表示超聲波傳播時間，h即所測液面實際高度。

由上述可知，超聲波液位計測液位需要知道超聲波在空氣中的傳播速度和傳播時間，以計算得出液位高度。因此，超聲波液位計的精度取決于超聲波聲速和傳播時問的計時精度。

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