超声波液位计测量方式研究与探讨 一

目前市场上的超声波液位计品种多样，大多采用温度补偿方法对超声波传播速度进行校正，以提高仪表测量精度。此方法需在系统外加一个温度测量单元，通过测量环境温度，获得实际声速；由此也引进了温度测量误差，从而限制了系统精度的进一步提高。

课题设计了一种利用参考声速法实现声速校正的超声液位测量系统。设计中采用气介测量方式，将一个反射性能良好的参考挡板固定在超声波探头与液面之间距离一定的位置，通过测量挡板回波的时间，实现精确的声速校正；并用单片机双定时器对挡板反射回波和液面反射回波进行精确计时，从而大大提高了液位测量精度。此系统不但继承了传统超声波液位计的优点，而且由于无需采集环境温度，避免了由于测温误差引起的系统误差，还简化了系统结构，降低了生产成本，进一步提高了系统精度。论文研究了设置参考挡板进行声速校正的特点，通过理论分析，得出了探头安装角度、安装距离、挡板安装位置、挡板大小与测量量程之间的关系，及其对测量结果的影响，并通过实验进行了验证。

系统选用AT89S52型单片机作为系统控制核心，以超声波测距原理为理论依据，完成对液体液位的连续测量、实时液位数据显示和远程通讯等功能。课题研究中完成了软硬件设计，对系统进行了整体调试，对理论推导进行了很好的验证。这种新型声速校正方法相对于传统的温度补偿方法，性能更加优越，是今后超声液位测量的发展方向，具有广阔的发展前景。

第一章绪论

1．1 液位测量的意义

工业生产中，常常需要测量容器内的液体液位。在一般的生产过程中，液位测量的目的主要是通过液位测量来确定容器里的原料、半成品或产品的数量，以保证生产过程各环节物料平衡以及为进行经济核算提供可靠的依据；另外还为了在连续生产的情况下，通过液位测量，了解液位是否在规定的范围内，从而维持正常生产、保证产品的产量和质量以及保证安全生产。液位测量在工业生产过程中的作用相当重要。随着各行业的快速发展，液位测量已应用到越来越多的领域，不仅用于各种容器、管道内液体液位的测量，还用于水渠、水库、江河、湖海水位的测量。

目前无论是开渠水位的测量、大型油罐液位的测量，还是小型容器液位的测量，或者其他液位系统的测量，都对测量精度提出了越来越高的要求。例如，石化部门使用的大型储油罐容量一般在1000一100000m3之间，很小的测量误差都将造成很大的绝对误差，因此提高液位测量的精度，不仅对储油罐的测量有很重要的意义，在其他液位测量系统中，也处于越来越重要的地位。

近年来，随着电子技术和信号处理技术的迅速发展，液位测量仪表中的测量技术经历了由机械向机电一体化再到自动化的发展过程。结合这两大技术，尤其是将微处理器引进液位测量系统，使得液位计的精度越来越高，越来越向智能化、一体化、小型化的方向发展。在实际应用中，可根据需要选择合适的液位计，满足测量精度、测量环境等多方面的要求。

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