超声波液位计测量方式研究与探讨 十二

2．3．1环境对声速的影响

超声波在不同介质中声速差异很大，即使同一介质，其声速也随温度、压力、粘度、湿度或成分的变化而变化。其中温度的影响最大。对于气体和液体来说，差别更加明显。严格来说，超声波频率改变，声速也会变化。因此，在实际测量中，不能简单地把声速看成常数。只有在测量条件比较理想，传播介质的成分、温度、压强等因素都没有很大变化，同时液位的测量精度要求又不高的情况下，可以把声速作为常数。空气中，常温下超声波的传播速度约为340m／s。空气温度每升高1℃，声速变化约为0．6m／s。在精确测量中这种因环境的影响而产生的偏差是不容忽视的，因此要想实现高精度测量，必须消除外界环境的影响所造成的误差。

声速校正方法l删主要有：温度补偿法和参考声速法(即设置校正具法)。温度补偿法在目前超声波液位计中应用较为广泛。从传统的热敏电阻、铂电阻、热电偶作为测温工具到现在采用精度更高的温度传感器，利用温度补偿法进行声速校已趋于成熟。温度补偿法校正声速是利用外加温度传感器测得环境温度，再计算出该温度下的超声波声速，达到声速校正的目的。

由这个计算结果可以看出，用工业测量中使用的近似计算公式计算得出的结果，在温度为50℃时，量程10m即产生约为3．5cm的测量误差。因此在温度补偿方法中采用近似公式对温度进行补偿，无法达到理想的声速校正目的，不能满足现代测量中对高精度的要求。并且温度传感器的应用环境温度在-55～+125℃之间，使得超声液位计的应用环境受到一定的限制。因此，寻找一种新的声速校正方法对提高精度有重要的意义。

另外，由于外加了温度传感器，不但增加了成本，还引进了温度传感器的测温误差，从而使系统误差增加，并且增加了系统的不稳定性，限SUT温度补偿型超声波液位计测量精度的进一步提高。

通过设置校正具获得参考声速进行声速校正，是一种理想的声速校正方法。它无需外加温度传感器，结构更加简单，成本更低，系统稳定性更高。本设计中正是采用此种方法进行声速校正。

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