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如何解決超聲波液位計(jì)的聲速精度誤差?
更新時(shí)間:2022-10-10 瀏覽次數(shù):883
在液位測(cè)量中,超聲波液位計(jì)的使用非常普遍。但由于超聲波的測(cè)量精度很容易受到溫度、濕度、粉塵、被測(cè)量液體的化學(xué)成分等多方面因素的影響,導(dǎo)致其測(cè)量精度不高。本文對(duì)該液位計(jì)測(cè)量中可能出現(xiàn)的一些誤差進(jìn)行了分析,并提出了相應(yīng)的補(bǔ)償措施。
超聲波液位計(jì)參考聲速精度誤差
從距離值S與聲速C和傳輸時(shí)間T之間的關(guān)系公式S=C×T/2可知,利用液位計(jì)測(cè)量液位,還需要知道超聲波在空氣中的傳播速度,因此超聲波傳播速度取值精度將影響液位計(jì)的測(cè)量精度。
一、溫度補(bǔ)償
一般情況下,溫度是影響聲速的主要因素。可通過(guò)在超聲波液位計(jì)上安裝溫度傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量溫度,并利用溫度與聲速的關(guān)系,換算出聲速值。但是,實(shí)際上聲速又不僅僅受溫度影響,還與氣體密度、氣壓、濕度、空氣中的懸浮物等諸多因素有關(guān)。
因此,在實(shí)際應(yīng)用中,僅利用測(cè)量溫度的方法,對(duì)聲速進(jìn)行標(biāo)定還有諸多不足,且在溫度測(cè)量過(guò)程中也會(huì)存在一定的誤差,因此溫度補(bǔ)償方法只適用一般應(yīng)用,而無(wú)法滿(mǎn)足高精度測(cè)量。
二、實(shí)時(shí)聲速補(bǔ)償
實(shí)踐證明,由于受測(cè)量環(huán)境的復(fù)雜性和測(cè)量方法等因素的影響,無(wú)論是利用何種經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)聲速進(jìn)行補(bǔ)償,都需要引進(jìn)新的誤差。因此,利用實(shí)測(cè)聲速的方法進(jìn)行聲速補(bǔ)償被認(rèn)為是可靠的補(bǔ)償方法。
在發(fā)射探頭前端安裝一個(gè)擋板,擋板與探頭形成一個(gè)距離固定的聲程區(qū)間,該結(jié)構(gòu)稱(chēng)之為聲程架。當(dāng)探頭發(fā)射聲波時(shí),該擋板能將一部分聲波反射回探頭。探頭接收到反射波后,計(jì)算從發(fā)射到接收的時(shí)間,并計(jì)算出聲速。
利用實(shí)測(cè)聲速方法進(jìn)行補(bǔ)償,由于補(bǔ)償聲速與測(cè)量聲波傳播路徑所處的環(huán)境非常相似,所受的環(huán)境影響也基本一致,其聲速通常比較接近,所以這種方法是目前使用精確的聲速修正方式。
但是這種方法的使用中,聲程架應(yīng)選用低溫度膨脹系數(shù)的材料,以免環(huán)境溫度變化聲程架發(fā)生熱脹冷縮,使聲程距離發(fā)生改變,影響實(shí)測(cè)聲速精度。