淺析超聲波液位計的傳播速度
2022-06-15標簽：超聲波液位計
超聲波液位計根據超聲波測距公式L=C×T，可知測距的誤差是由超聲波的傳播速度誤差和測量距離傳播的時間誤差引起的。時間誤差當要求測距誤差小于1mm時，假設已知超聲波速度C=344m/s(20℃室溫)，忽略聲速的傳播誤差。測距誤差s△t<(0.001/344)≈0.000002907s即2.907ms。
在超聲波的傳播速度是準確的前提下，測量距離的傳播時間差值精度只要在達到微秒級，就能保證測距誤差小于1mm的誤差。使用的12MHz晶體作時鐘基準的89C51單片機定時器能方便的計數到1μs的精度，因此系統采用89C51定時器能保證時間誤差在1mm的測量范圍內。超聲波傳播速度誤差超聲波的傳播速度受空氣的密度所影響，空氣的密度越高則超聲波的傳播速度就越快，而空氣的密度又與溫度有著密切的關系，如表1所示。
已知超聲波速度與溫度的關系如下：式中：r—氣體定壓熱容與定容熱容的比值，對空氣為1.40，R—氣體普適常量，8.314kg·mol-1·K-1，M—氣體分子量，空氣為28.8×10-3kg·mol-1，T—絕對溫度，273K+T℃。近似公式為：C=C0+0.607×T℃式中：C0為零度時的聲波速度332m/s；T為實際溫度(℃)。對于超聲波測距精度要求達到1mm時，就必須把超聲波傳播的環(huán)境溫度考慮進去。例如當溫度0℃時超聲波速度是332m/s,30℃時是350m/s，溫度變化引起的超聲波速度變化為18m/s。
若超聲波液位計的超聲波在30℃的環(huán)境下以0℃的聲速測量100m距離所引起的測量誤差將達到5m，測量1m誤差將達到5mm。
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超聲波液位計介紹是由微處理器控制的數字液位儀表。在測量中超聲波脈沖由傳感器（換能器）發(fā)出，聲波經液體表面反射后被同一傳感器接收，通過壓電晶體轉換成電信號，并由聲波的發(fā)射和接收之間的時間來計算傳感器到被測液體表面的距離。 由于采用非接觸的測量，被測介質幾乎不受限制，可廣泛用于各種液體和固體物料高度的測量。 -
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