提高分體超聲波液位計測量精度的方法有很多,以下是一些主要的方法:
1.優(yōu)化安裝方式
確保垂直安裝:超聲波換能器的方向應(yīng)與液面保持垂直,這樣能使聲波垂直發(fā)射和接收,減少因傾斜安裝導(dǎo)致的測量誤差。如果安裝不垂直,聲波在液面上的入射角和反射角會發(fā)生變化,影響測量的準(zhǔn)確性。
選擇合適的安裝位置:應(yīng)安裝在平靜、無遮擋的區(qū)域,避免安裝在液流入口、出口、攪拌器附近或其他容易產(chǎn)生干擾的地方。例如,在有攪拌器的容器中,應(yīng)盡量遠(yuǎn)離攪拌器安裝,以免攪拌產(chǎn)生的氣泡和液面波動影響測量。
2.進(jìn)行溫度補(bǔ)償
了解溫度對聲速的影響:聲波在空氣中的傳播速度會隨溫度的變化而變化,溫度每升高或降低1℃,聲速大約變化0.18%。因此,需要對溫度進(jìn)行監(jiān)測和補(bǔ)償,以提高測量精度。
采用內(nèi)置溫度傳感器:部分分體超聲波液位計配備了內(nèi)置溫度傳感器,可以實時監(jiān)測環(huán)境溫度,并在算法上對超聲波的聲速進(jìn)行補(bǔ)償。
3.克服虛假回波
識別虛假回波來源:虛假回波可能來自于液面上的泡沫、懸浮物、障礙物等。這些虛假回波會被誤認(rèn)為是真實液面的回波,導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。
調(diào)整靈敏度和阻尼時間:通過調(diào)整超聲波液位計的靈敏度和阻尼時間,可以過濾掉一些虛假回波。適當(dāng)降低靈敏度可以減少虛假回波的檢測,增加阻尼時間可以使測量信號更加穩(wěn)定。
4.減小渡越時間誤差
增加時間控制電路(TGC):TGC電路可以根據(jù)聲波的衰減情況自動調(diào)整接收信號的增益,使不同高度的液面反射回來的信號幅度基本一致,從而減小因信號幅度差異導(dǎo)致的計時誤差。
采用過零檢測電路:通過對接收信號進(jìn)行微分處理,利用過零檢測電路產(chǎn)生停止計時信號,該信號處于回波信號的時間中心點,不受信號幅度的影響,能夠完*消除渡越時間誤差。
5.考慮系統(tǒng)誤差并修正
標(biāo)定系統(tǒng)時延:系統(tǒng)誤差主要由系統(tǒng)時延產(chǎn)生,包括硬件電路延時、單片機(jī)的中斷響應(yīng)延時、探頭響應(yīng)延時等??梢酝ㄟ^對固定距離進(jìn)行測試,標(biāo)定并修正系統(tǒng)時延。
修正聲學(xué)中心點距離:超聲波測量液位時,液位距離是從探頭前端表面到液面,但壓電陶瓷聲學(xué)中心并不在其表面上,這會引起系統(tǒng)誤差。需要將此距離引起的誤差與時延誤差歸為一類,并進(jìn)行修正。
6.分體超聲波液位計采用實時聲速補(bǔ)償
安裝聲程架:在發(fā)射探頭前端安裝一個擋板,形成距離固定的聲程區(qū)間。當(dāng)探頭發(fā)射聲波時,擋板將一部分聲波反射回探頭,通過計算從發(fā)射到接收的時間,得出聲速。
選擇合適材料:聲程架應(yīng)選用低溫度膨脹系數(shù)的材料,以免環(huán)境溫度變化使聲程距離發(fā)生改變,影響實測聲速精度。
