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    超声波液位计常见误差及校准方法

    一）参考声速精度误差 　　从距离值S与声速C和传输时间T之间的关系公式S=C×T/2可知，超声波的传播时间是液位计测量的中间结果，利用超声波液位计测量液位，还需要知道超声波在空气中的传播速度，因此对超声波传播速度取值精度将极大地影响超声波液位计的测量精度。 　　温度补偿 　　一般情况下，温度是影响声速的主要因素。可通过在超声波液位计上安装温度传感器实时测量温度，并利用温度与声速的关系，换算出声速值。但是，实际上声速又不仅仅受温度影响，还与气体密度、气压、湿度、空气中的悬浮物等诸多因素有关。因此，在实际应用中，仅利用测量温度的方法，对声速进行标定还有诸多不足，且在温度测量过程中也会存在一定的误差，因此温度补偿方法只适用一般应用，而无法满足高精度测量。 　　实时声速补偿 　　实践证明，由于受测量环境的复杂性和测量方法等因素的影响，无论是利用何种经验公式和经验数据对声速进行补偿，都需要引进新的误差。因此，利用实测声速的方法进行声速补偿被认为是最可靠的补偿方法。        利用实测声速方法进行补偿，由于补偿声速与测量声波传播路径所处的环境极为相似，所受的环境影响也基本一致，其声速通常比较接近，所以这种方法是目前使用最精确的声速修正方式。但是这种方法的使用中，声程架应选用低温度膨胀系数的材料，以免环境温度变化声程架发生热胀冷缩，使声程距离发生改变，影响实测声速精度。        二）渡越时间误差 　　声波是纵向振动的弹性机械波，它借助传播介质的分子运动而传播。由于传播介质的吸收、散射和声波的扩散等原因，导致声强、声压和声能减弱，发生声波衰减。并且超声波液位计的测量需要在被测液面上形成一次声波反射，这同样会引起声波的衰减。声波是按传播距离的指数规律衰减的，当液面高度不同时，声波的传输距离也不相同，其接收波的幅度也会有较大差异。探头发射超声波时系统开始计时，当接收信号的幅度超过设定的阈值时停止计时。液位高度发生变化时，接收信号的幅度也会发生变化。在液位比较低时，接收信号幅度比较小，可能需要在第4个波峰处才能达到阈值；当液面高度比较高时，接收信号幅度比较大，可能在第3个甚至更早就能达到阈值。这样停止计时的时间就不是确定的，这种不确定性必然会给系统测量精度带来误差。该误差如果应用在1000m＆#179;以上的储油罐上，将会产生很客观的绝对误差，所以必须要消除。 　　目前比较简单的消除渡越时间误差的方法是增加时间控制电路（TGC），利用TGC电路补偿声波在传播过程中的衰减，使各种液面高度情况下，接收波的幅度基本保持一致，从而尽量减小测量误差。但是这种方法还是具有较大局限性。该方法需要预知不同液位高度声波的传播时间，以及在这段距离内声波的衰减量，然后将两者的对应关系拟制出一条曲线，并设计出符合这一曲线方程的时间增益控制电路。 　　根据前面的分析，传播时间和衰减量是较为重要的两个因素，它们易受现场环境影响，而不能与事先拟制的曲线很好吻合。并且，即使拟合的曲线十分精确，也难以设计出与之完全吻合的TGC电路。由此，在补偿中新的误差引入也就在所难免了。而要彻底消除渡越时间误差，接收电路的信号变换过程为经过前置预处理的接收信号，经过直流检波后提取出信号的包络，将包络进行微分处理。通过信号的变换过程，无论接收信号的幅度如何，其包络的峰值肯定处于接收信号的时间中心点上，即微分信号的过零处。因此，过零检测电路产生的停止计时信号一定处于回波信号的时间中心点，不会因信号的幅度而改变，由此，渡越时间误差也就完全消除了。 　　三）系统误差 　　系统误差主要由系统时延产生，系统延时的主要来源有硬件电路延时、单片机的中断响应延时、探头响应延时等。由于超声波液位计工作于脉冲发射状态，单片机每次发出发射命令后，发射功放电路要经过一个能量蓄积的过程才能达到发射状态，同时探头内的压电陶瓷也有一个起振过程，要达到40kHz的振动频率也需要一定时间。而计时却是从发射命令发出开始的，因此这个系统时延必须要予以考虑，并在软件上进行补偿。 　　另外，超声波测量液位时，液位距离都是从探头前端表面到液面，实际上压电陶瓷声学中心并不是在其表面上。因此，从探头表面到声学中心点的距离，也会引起系统误差，这个误差可以和时延误差归为一类，并一同修正。 　　对于同一个型号或批次的超声波液位计，由于所用的元件、材料工艺等都一样，其系统时延也相差无几，并且是一个比较固定的值。因此，可以通过对固定距离测试的方式，标定并修正系统时延。 　　以上对超声波液位计测量中几种主要误差进行了分析，并提出了修正方法，计为Uson-11系列超声波液位计根据以上修正方法的液位计，在测量精度上有较大提高，其带有温度补偿，精度高，适应性强；采用特殊回波处理方式，有效避免虚假回波；整机防护等级高达IP66/IP67，能够在不同工业环境中应用。
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    • 10个依据帮您选择液位开关

    一）参考声速精度误差 　　从距离值S与声速C和传输时间T之间的关系公式S=C×T/2可知，超声波的传播时间是液位计测量的中间结果，利用超声波液位计测量液位，还需要知道超声波在空气中的传播速度，因此对超声波传播速度取值精度将极大地影响超声波液位计的测量精度。 　　温度补偿 　　一般情况下，温度是影响声速的主要因素。可通过在超声波液位计上安装温度传感器实时测量温度，并利用温度与声速的关系，换算出声速值。但是，实际上声速又不仅仅受温度影响，还与气体密度、气压、湿度、空气中的悬浮物等诸多因素有关。因此，在实际应用中，仅利用测量温度的方法，对声速进行标定还有诸多不足，且在温度测量过程中也会存在一定的误差，因此温度补偿方法只适用一般应用，而无法满足高精度测量。 　　实时声速补偿 　　实践证明，由于受测量环境的复杂性和测量方法等因素的影响，无论是利用何种经验公式和经验数据对声速进行补偿，都需要引进新的误差。因此，利用实测声速的方法进行声速补偿被认为是最可靠的补偿方法。        利用实测声速方法进行补偿，由于补偿声速与测量声波传播路径所处的环境极为相似，所受的环境影响也基本一致，其声速通常比较接近，所以这种方法是目前使用最精确的声速修正方式。但是这种方法的使用中，声程架应选用低温度膨胀系数的材料，以免环境温度变化声程架发生热胀冷缩，使声程距离发生改变，影响实测声速精度。        二）渡越时间误差 　　声波是纵向振动的弹性机械波，它借助传播介质的分子运动而传播。由于传播介质的吸收、散射和声波的扩散等原因，导致声强、声压和声能减弱，发生声波衰减。并且超声波液位计的测量需要在被测液面上形成一次声波反射，这同样会引起声波的衰减。声波是按传播距离的指数规律衰减的，当液面高度不同时，声波的传输距离也不相同，其接收波的幅度也会有较大差异。探头发射超声波时系统开始计时，当接收信号的幅度超过设定的阈值时停止计时。液位高度发生变化时，接收信号的幅度也会发生变化。在液位比较低时，接收信号幅度比较小，可能需要在第4个波峰处才能达到阈值；当液面高度比较高时，接收信号幅度比较大，可能在第3个甚至更早就能达到阈值。这样停止计时的时间就不是确定的，这种不确定性必然会给系统测量精度带来误差。该误差如果应用在1000m＆#179;以上的储油罐上，将会产生很客观的绝对误差，所以必须要消除。 　　目前比较简单的消除渡越时间误差的方法是增加时间控制电路（TGC），利用TGC电路补偿声波在传播过程中的衰减，使各种液面高度情况下，接收波的幅度基本保持一致，从而尽量减小测量误差。但是这种方法还是具有较大局限性。该方法需要预知不同液位高度声波的传播时间，以及在这段距离内声波的衰减量，然后将两者的对应关系拟制出一条曲线，并设计出符合这一曲线方程的时间增益控制电路。 　　根据前面的分析，传播时间和衰减量是较为重要的两个因素，它们易受现场环境影响，而不能与事先拟制的曲线很好吻合。并且，即使拟合的曲线十分精确，也难以设计出与之完全吻合的TGC电路。由此，在补偿中新的误差引入也就在所难免了。而要彻底消除渡越时间误差，接收电路的信号变换过程为经过前置预处理的接收信号，经过直流检波后提取出信号的包络，将包络进行微分处理。通过信号的变换过程，无论接收信号的幅度如何，其包络的峰值肯定处于接收信号的时间中心点上，即微分信号的过零处。因此，过零检测电路产生的停止计时信号一定处于回波信号的时间中心点，不会因信号的幅度而改变，由此，渡越时间误差也就完全消除了。 　　三）系统误差 　　系统误差主要由系统时延产生，系统延时的主要来源有硬件电路延时、单片机的中断响应延时、探头响应延时等。由于超声波液位计工作于脉冲发射状态，单片机每次发出发射命令后，发射功放电路要经过一个能量蓄积的过程才能达到发射状态，同时探头内的压电陶瓷也有一个起振过程，要达到40kHz的振动频率也需要一定时间。而计时却是从发射命令发出开始的，因此这个系统时延必须要予以考虑，并在软件上进行补偿。 　　另外，超声波测量液位时，液位距离都是从探头前端表面到液面，实际上压电陶瓷声学中心并不是在其表面上。因此，从探头表面到声学中心点的距离，也会引起系统误差，这个误差可以和时延误差归为一类，并一同修正。 　　对于同一个型号或批次的超声波液位计，由于所用的元件、材料工艺等都一样，其系统时延也相差无几，并且是一个比较固定的值。因此，可以通过对固定距离测试的方式，标定并修正系统时延。 　　以上对超声波液位计测量中几种主要误差进行了分析，并提出了修正方法，计为Uson-11系列超声波液位计根据以上修正方法的液位计，在测量精度上有较大提高，其带有温度补偿，精度高，适应性强；采用特殊回波处理方式，有效避免虚假回波；整机防护等级高达IP66/IP67，能够在不同工业环境中应用。

    超声波液位计常见误差及校准方法

    超声波液位计是微处理器接入的数字化液位控制仪表，在测量中，传感器发出超声波脉冲个，声波经过液体、物体表面反射后被接收器接收，通过电晶体转换成电信号，并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测液体标案的距离和高度。 根据工况环境的不同，>超声波液位计可分为普通超声波液位计和防腐超声波液位计。普通超声液位计换能器为PC材料，可用于大多数非强衰减环境的测量。防腐超声波液位计传感器是由聚四氟乙烯(PTFE)制成，可用于工业现场强腐蚀性环境的测量，如硫酸、盐酸等。 　　根据结构不同，超声波液位计可分为两种类型:一种类型和一种类型。一体化超声波液位计是将仪表头和传感器作为一个整体，这种一体化超声波液位计防护等级高，抗干扰能力强，能适应大多数工业环境。分体式超声波液位计是仪表头和传感器分别安装，仪表头和传感器用导线连接。分体式超声波液位计适用于维护、调试不方便等复杂环境，仪表头上的总线通讯和开关输出功能可用于传输和远距离传输控制。 超声波液位计具有抗干扰性强。可任意设置上下限节点及在线输出调节，并带有现场显示，可选择模拟量，开关量及RS485输出，方便的与相关设施接口。水及污水处理 ：泵房、集水井、生化反应池、沉淀池等，力、矿山：灰浆池、煤浆池、水处理等均可使用。 以上是我们针对>超声波液位计产品的介绍，天津市比利科技是超声波液位计厂家，我们的产品包括一体式超声波液位计，分体式超声波液位计，如果您有超声波液位计安装、 超声波液位计价格等问题要了解，欢迎您随时联系我们。

    10个依据帮您选择液位开关

    四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的丈量误差。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线(从热电阻到中控室)也成为桥臂电阻的一部门，这一部门电阻是未知的且随环境温度变化，造成丈量误差。这是由于丈量热电阻的电路一般是不平衡电桥。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的丈量误差。热电阻采用三线制接法。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。 三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是产业过程控制中的最常用的引线电阻。 二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简朴，但因为连接导线必定存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只合用于丈量精度较低的场合 。
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