超聲波液位計怎麽校準方法
在液（yè）位測量中，超聲（shēng）波液位計是一（yī）種應用非常廣泛（fàn）的非接觸式物位測量儀表。但（dàn）實（shí）際應用中，由於（yú）溫度（dù）、濕度、粉塵、被測量液體的化學（xué）成分等多方麵因素會對（duì）超聲波液位計的測量精度造成不同程度的影（yǐng）響，所以，掌握不同因素導致的不同誤差的校準方法，對於實現精（jīng）準（zhǔn）測量就顯得頗為必要。下麵就來介紹下超聲波液位計不同誤差下的校（xiào）準方（fāng）法和補償措（cuò）施。
一、渡越（yuè）時間誤差及其校準方法
1、渡越時（shí）間誤差
渡越（yuè）時間是指（zhǐ）上遊信號（hào）傳到下（xià）遊所需時間。由於聲波是縱向振動的彈性（xìng）機械波，它的傳播需要借助傳播介質（zhì）的分（fèn）子運動。由於傳播介質的吸（xī）收、散射和聲（shēng）波的擴散等方（fāng）麵的原因，導致聲強、聲壓（yā）和聲能減（jiǎn）弱，發生聲波衰減。並且超聲波（bō）液位計的（de）測（cè）量需要在被測液麵上形成一次聲波反射，也會造成聲波的衰減。聲波是按傳（chuán）播距離的指數規（guī）律衰減的，當液麵高（gāo）度不同（tóng）時，聲波的（de）傳輸距離也不（bú）相同，其接（jiē）收波的幅度（dù）也會（huì）有較大差（chà）異。探頭****超聲波時係統開始計時，當接收信號的幅度超過設定的閾值時停止計時。液位高度發生變化時，接收信號的幅（fú）度也（yě）會發（fā）生變化。在液位比較低時，接收信號幅度比較（jiào）小，可能需在*4個波峰處才能（néng）達到閾值（zhí）；當液（yè）麵高度比較（jiào）高時，接收信號幅（fú）度比較大，可能在*3個甚至更早就能達到閾值（zhí）。這種（zhǒng）情況下，停（tíng）止計時的（de）時間就不是（shì）確定的，這種時間上的不確（què）定性必然會（huì）給係統測量精度帶來誤差。該渡越時間誤差如果應用於1000m³以上的儲油罐上（shàng），將會產生（shēng）較大的絕對誤差，所以對這種誤差必須要消除和校準。
2、****約時（shí）間誤差的校準方法
增加時間控製電路（lù）（TGC）是（shì）目前比較簡單的消除渡越時間誤差的（de）方法。利用TGC電路補償聲波在傳播過程中的衰減，使各種液麵高度情況下，接收波的幅（fú）度基本保持一致，以盡量減小測量誤差。由於該方法（fǎ）需要預知不同液位高度聲波的傳播時間，以及在這段距離內聲波的衰減量，然後將（jiāng）兩者的對應關係擬製出一（yī）條曲（qǔ）線，並設計出符合這一曲線（xiàn）方程的時間增益控製電路，所以該方法局限性較大。
從前文（wén）可（kě）知，傳播時間和衰減量這（zhè）兩個測量中的重要因素易受現場環境影響，而不能與事先擬製的（de）曲線很好吻（wěn）合。實際（jì）上，即使擬（nǐ）合的曲線十分（fèn）精確，設計出與之完全吻合的TGC電（diàn）路也並非易事。這樣在補（bǔ）償中新的誤差引入也（yě）就（jiù）在所難免。
而要徹（chè）底消除渡越時間誤差，接（jiē）收電路的信號變（biàn）換過程為經過（guò）前（qián）置預處（chù）理的接收信號，經過直（zhí）流檢波後提取出信號的包絡，將（jiāng）包絡進（jìn）行微分（fèn）處理。通（tōng）過信號的變換過程，無（wú）論接收信號的幅度如何，其包絡的峰值（zhí）肯定處於接收信號的時間中（zhōng）心點上，即微分（fèn）信號的過零處。因此，過零檢測電路產生的（de）停止計時信號一定處於回波信號的時（shí）間中心點，不會因信號的幅度（dù）而改變，這樣也完全消除了渡越（yuè）時間（jiān）誤差。
二、參考聲速精度誤差（chà）及其（qí）校準方法
我們知道，知道聲速C和傳（chuán）輸時間T，根據公式S=C×T/2，就能計算出距離S。超聲波的傳播時間是液位計測量的中間結果，在（zài）利用超聲波液位計測量液位時，還需要知道超聲波在空氣中的傳播速度，因此（cǐ）對（duì）超聲（shēng）波傳播速度的取值精度對超聲波液位計的測量（liàng）精度（dù）有影響*大。
針對聲（shēng）速（sù）精（jīng）度誤差，在實踐中，有溫度補償和實時聲速補償兩種（zhǒng）校準方法（fǎ）。
1、溫度補（bǔ）償
在超（chāo）聲波液位計的測量（liàng）過程中，影響聲速的（de）因素很多（duō），有溫度、氣體密度、氣壓、濕度（dù）、空氣中的懸浮物等，在這諸多因素中，溫度盡管是是影響聲速*主要的因素，其他因素也要考慮，否則對聲速標（biāo）定就會存在偏差，無法（fǎ）滿（mǎn）足高精度測量的需要。一般來講，溫度補償方法隻（zhī）適用於對測（cè）量精度要求不高（gāo）的（de）一般應用。
2、實時聲速補償（cháng）
實踐證明，受測（cè）量環境和測量方法等複雜因素的影響，不管利用何種經驗公式和經驗數據對聲速進（jìn）行補償，引進新的誤差都非常必要。而利用實測聲速的方法進行聲速補償（cháng）被認為是目前*為可靠的補（bǔ）償方法。
在****探頭前端安裝一個擋（dǎng）板，擋（dǎng）板（bǎn）與探頭形成（chéng）一個距離固定的聲（shēng）程（chéng）區（qū）間，該結構稱之為聲程（chéng）架。當探頭（tóu）****聲波時，該擋板能將一部分（fèn）聲波反射回（huí）探頭。探頭接收到反射波後，計算從****到接收的時間（jiān），並計算出聲速。
利用實測聲速方法進行補償，由於補償聲速與測量聲波傳播路徑所處的環境*為相似，所受的環境影響也基（jī）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。使用該方法時，為避免環境溫度變化聲程架發生熱（rè）脹冷縮，使聲程距離發生改變，影響實測聲速精度，聲（shēng）程架應選（xuǎn）用低溫度膨脹係數的材料。
三、係統誤差及其校準方法
係（xì）統誤差主（zhǔ）要由係統時延產生，而硬（yìng）件（jiàn）電路延時、單片機的中斷響應延時、探頭響應延時等是係統延（yán）時的主要來源。工作於脈衝****狀態（tài）的超聲波液位計，在單片（piàn）機每次（cì）發出****命令後，****功放電路（lù）要經（jīng）過一（yī）個能量蓄積的過程才能（néng）達（dá）到****狀態，同時探（tàn）頭內的壓電陶瓷也有一個起振過程，要達到40kHz的振動頻率也需要一定時（shí）間。而計時（shí）卻是從****命令發（fā）出開始的，因此這個係統時延必（bì）須要予以考（kǎo）慮，並在軟件上進行補償。
另外，超聲波測量液位時，液位距（jù）離都是從探頭前端表麵（miàn）到液麵，實際上壓（yā）電陶瓷聲學中心並不是在其表麵（miàn）上。因（yīn）此，從（cóng）探頭表麵到聲學中心點的距離（lí），也會引起係（xì）統誤差，這個誤差可以和時延誤差歸為一類（lèi），並一同修正。
對於同一（yī）個（gè）型號或批次的超聲波液位計，由於所用的元件（jiàn）、材料工藝等都一樣，其係統時延也（yě）相差無幾，並且是一個比較固定的值。因此（cǐ），可以通過對固定距離測試的（de）方式，標定並修正係統時延。
以上對（duì）超（chāo）聲波液位（wèi）計測量中幾種主要誤差進行了分析，並（bìng）提出了修正方法，采用以上修正（zhèng）方（fāng）法的計為Uson-11係列超聲波液位計，其帶有溫度補償，精度高，適應性強；采用特殊回波處理方式，有效避免虛假回波；整機防（fáng）護等級（jí）高達IP66/IP67，大大提高了（le）測（cè）量精度，能夠應用於各（gè）種不同工況。
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