超声波液位检测方法

⑴ 求一篇关于超声波液位检测论文

超声波物位计的原理与运用。你留下联系方式，我发给你。

⑵ 解释超声波液位计测量原理

超声波液位计的工作原理是由换能器（探头）发出高频超声波脉冲遇到被测介质表面被反射回来，部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号。超声波脉冲以声波速度传播，从发射到接收到超声波脉冲所需时间间隔与换能器到被测介质表面的距离成正比。此距离值S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示：S=CxT/2。
由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，使得距离换能器较近的小段区域内的反射波与发射波重迭，无法识别，不能测量其距离值。这个区域称为测量盲区。盲区的大小与超声波物位计的型号有关。
超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。
测距的公式表示为：L=C×T
式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。
超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。
由于超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，是作为液体高度测量的理想手段。在精密的液位测量中需要达到毫米级的测量精度，但是目前国内的超声波测距专用集成电路都是只有厘米级的测量精度。通过分析超声波测距误差产生的原因，提高测量时间差到微秒级，以及用LM92温度传感器进行声波传播速度的补偿后，我们设计的高精度超声波测距仪能达到毫米级的测量精度。

超声波测距误差分析
根据超声波测距公式L=C×T，可知测距的误差是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。
时间误差
当要求测距误差小于1mm时，假设已知超声波速度C=344m/s (20℃室温)，忽略声速的传播误差。测距误差s△t<(0.001/344) ≈0.000002907s 即2.907ms。
在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1mm的误差。使用的12MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度，因此系统采用89C51定时器能保证时间误差在1mm的测量范围内。
超声波传播速度误差
超声波的传播速度受空气的密度所影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系，如表1所示。
已知超声波速度与温度的关系如下：

式中： r —气体定压热容与定容热容的比值，对空气为1.40，
R —气体普适常量，8.314kg·mol-1·K-1，
M—气体分子量，空气为28.8×10-3kg·mol-1，
T —绝对温度，273K+T℃。
近似公式为：C=C0+0.607×T℃
式中：C0为零度时的声波速度332m/s；
T为实际温度(℃)。
对于超声波测距精度要求达到1mm时，就必须把超声波传播的环境温度考虑进去。例如当温度0℃时超声波速度是332m/s, 30℃时是350m/s，温度变化引起的超声波速度变化为18m/s。若超声波在30℃的环境下以0℃的声速测量100m距离所引起的测量误差将达到5m，测量1m误差将达到5mm。

⑶ 常见的液位检测方式有哪些

激光测量：激光类传感器基于光学检测原理，通过物体表面反射光线至接收器进行检测，其光斑较小且集中，易于安装、校准，灵活性好，可应用于散料或液位的连续或者限位报警等;但其不适合应用于透明液体(透明液体容易折射光线，导致光线无法反射至接收器)，含泡沫或者蒸汽环境(无法穿透泡沫或者容易受到蒸汽干扰)，波动性液体(容易造成误动作)，振动环境等。
TDR(时域反射)/ 导波雷达/微波原理测量：其名称在行业内有多种不同的叫法，其具备了激光测量的好处，如：易于安装、校准，灵活性好等，另外其更优于激光检测，如无需重复校准和多功能输出等，其适用于各种含泡沫的液位检测，不受液体颜色影响，甚至可应用于高粘性液体，受外部环境干扰相对小，但其测量高度一般小于6米。
超声波测量：由于其原理为通过检测超声波发送与反射的时间差来计算液位高度，故容易受到超声波传播的能量损耗影响。其亦具备安装容易、灵活性高等特点，通常可安装于高处进行非接触式测量。但当使用于含蒸汽、粉层等环境时，检测距离将会明显缩短，不建议使用在吸波环境，如泡沫等。
音叉振动测量：音叉式测量仅为开关量输出，不能用于连续性监控液体高度。其原理为：当液体或者散料填充两个振动叉时，共振频率改变时，依靠检测频率改变而发出开关信号。其可用于高粘度液体或者固体散料的高度监控，主要为防溢报警、低液位报警等，不提供模拟量输出，另外，多数情况下需要开孔安装于容器侧面。
光电折射式测量：该检测方式通过传感器内部发出光源，光源通过透明树脂全反射至传感器接受器，但遇到液面时，部分光线将折射至液体，从而传感器检测全反射回来光量值的减少来监控液面。该检测方式便宜，安装、调试简单，但仅能应用于透明液体，同时只输出开关量信号。
静压式测量：该测量方式采用安装于底部的压力传感器，通过检测底部液体压力，转换计算出液位高度，其底部液体压力参考值为与顶部连通的大气压或者已知气压。该检测方式要求采用高精度、齐平式压力传感器，同时换算过程需要不断进行校准，其优点为可检测不受液位高度限制，但高度越高，传感器精度要求越高，长时间使用或者更换液体时需要重复校准。
电容式测量：电容式测量主要通过检测由于液面或者散料高度变化而导致的电容值变化来测量料位高度。其具有多种类型，有可输出模拟量的电容式液位传感器，液位电容式接近开关，电容式接近开关可以安装于容器侧面进行非接触检测。当选择必须注意，电容传感器容易受到不同的容器材质和溶液属性影响，如塑料容器和挂料情况容易影响模拟量输出的电容传感器。
浮球式检测：该方式为最简单、最古老的检测方式，价格相对便宜。主要是通过浮球的上下升降来检测液面的变化，其为机械式检测，检测精度容易受浮力影响，重复精度差，不同液体需要重新校准。不适用于粘稠性或者含杂质液体，容易造成浮球堵塞，同时，不符合食品卫生行业的应用要求。

⑷ 超声波液位计原理

进口康纳森
超声波液位计
换能部分利用压电陶瓷作为超声波脉冲的发射器和接收器，当在压电陶瓷两端加上一定电压的时候，压电陶瓷受激励振动产生超声波脉冲，接着超声波换能器转入接收状态对已收到的超声波回波脉冲进行分析。首先需要监测接收是否是所发出的超声波脉冲的回波，如果是，则检测声波的行程时间，然后由处理单元把时间转换为距离和液位，再由输出单元进行输出。

⑸ 超声波液位测量仪器的原理图有什么样的作用

从原理图上可以看到超声波液体测量仪器在测量中所采用的方法和方式，使我们在实际使用过程中更加便利。在卓易隆公司购买商品的售后服务周全，卓易隆技术中心有更专业的原理解答，如遇到使用问题，可在工作日内致电客服寻求帮助，客服会耐心帮忙解答问题，解决您的困惑。

⑹ 液位检测的常用方法有那些，以及使用的器件有那几种

答：湖面检测一般为标杆式、超声波式、浮球式
设备、储罐等化工厂一般采用，磁性液位计、玻璃板管液位计、石英液位计、浮标式液位计等现场式仪表，也可采用超声式、电容式、电浮筒式、雷达式、磁致式、浮球式、电极点式等等电信号远传仪表。

⑺ 如何快速解决超声波液位计的常见问题

超声波液位计在使用过程中难免会出现各种问题，常见的小问题，稍微维修一下就能恢复正常，大问题，修复不了的就只能进行部分更换或者换新。至于说，如何快速解决超声波液位计的常见问题，对于一个经验较丰富的维修工程师来说，也不能给出确切答案，只能是根据具体问题，采取对应的解决方案，只不过有些比较简单，有些比较复杂。

一些简单的常见问题可以通过调试和校准来快速解决

1．问题：屏幕无显示、探头无声响

处理办法：检查电源是否正常

2．问题：屏幕错误信息ERR01

处理办法：检查探头的连接是否正常

3．问题：面板无显示但探头有声响

处理办法：检查液晶屏连接是否正常

4．问题：键盘按键无效

处理办法：检查键盘连接是否正常

5．问题：仪表和上位机不能通信

处理办法：检查接线、ID、通信速率、通信协议是否正确

6．问题：仪表近距离测量正常，远端测量异常

处理办法：首先检查安装是否正常，然后检查参数设置是否合理

7．问题：开机后仪表仅有背光，无任何字符显示

解决方法：开机后仪表仅有背光，无其他任何字符显示此情况一般为程序芯片失，建议把仪器发回原厂进行处理。

8．问题：仪表出现近端死锁

处理办法：检查是否是工况的真实反应，检查参数是否合理

9．问题：屏幕错误信息ERR02

处理办法：探头与变送器的ID不一致，通过按键将ID设置一致

10．问题：仪表运行一段时间后测量严重异常

处理办法：检查仪表是否挂料并及时清理

11．问题：瞬时流量值波动大

解决方法：瞬时流量值波动大表现为信号强度波动大和本身测量流体波动大两方面。解决方法是调整好探头位置，提高信号强度(保持在3%以上)保证信号强度稳定，如本身流体波动大，则位置不好，重

新选点，确保前10D后5D的工况要求。

12．问题：仪表在现场强干扰下无法使用

解决方法：仪表在现场强干扰下无法使用是由于供电电源波动范围较大，周围有变频器或强磁场干扰，接地线不正确。给仪表提供稳定的供电电源，仪表安装远离变频器和强磁场干扰，有良好的接地线。

13．问题：超声波液位计探头凝结露珠怎么处理？

大多数超声波液位计的探头表面自带清洁功能，露珠一般很少能凝结的。在探头表面涂抹润滑剂可以避免露珠的出现。倾斜安装，利用重力消除露珠。

14．问题：继电器工作异常

处理办法：检查继电器设置是否符合要求

15．问题：仪表显示正常，但输出信号电流异常

处理办法：检查接线是否正确，电流负载阻抗是否满足要求，中控室模块是否配置正常

还有一些复杂的问题比如超声波液位计开机无显示，就需要对各个可能出现的部分进行检测和排查。检查接线是否正确，电源是否供上。电压是否符合要求。液面和超声波换能器(即探头)间有无障碍物，阻断声波的发射与回收。液面是否变化太快，表面有无气泡或翻滚波动。液位计探头安装是否垂直，如果倾斜，则回波偏离法线，致使仪表无法收到。液位计安装时，探头和容器壁是否太近，如果液位稍有不平稳，使容器壁回波和直达波之间的声程差异较小，产生干扰叠加现象，从而使仪表指示不准。仪表安装架有否振动。没有液面，或者液面太高，进入盲区，致使仪表没有回波信号。

对于超声波液位计出现的一些常规问题，尽量用自带的自诊断功能进行问题查找，然后根据问题提示，进行相应程序的修复或者部件维修；对于不熟悉的问题，尽量不要直接对液位计进行修改或者拆卸，以防不当操作造成损坏或者不安全事故发生。好了，以上就是要跟大家分享的快速解决超声波液位计问题的方法，赶快来参与讨论吧！

⑻ 如何检测超声波液位仪的探头好坏

测固定距离的回波信号强度，或者用阻抗分析仪测导纳曲线图都可以。

⑼ 超声波液位计在测量有水蒸气的工况可以吗

通用的非接触超声波液位计测量腐蚀的泥浆或者污水、盐酸、硫酸、氢氧化物等各种腐蚀性介质，可以应用到过程罐，日用罐，水池等场合，主要应用在油田、化工、电力、冶金等行业。

⑽ 超声波传感器的液位测试

超声波测量液位的基本原理是：由超声探头发出的超声脉冲信号，在气体中传播，遇到空气与液体的界面后被反射，接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间，即可换算出距离或液位高度。超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点：（1）无任何机械传动部件，也不接触被测液体，属于非接触式测量，不怕电磁干扰，不怕酸碱等强腐蚀性液体等，因此性能稳定、可靠性高、寿命长；（2）其响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量。
系统采用的超声波传感器的工作频率为40kHz左右。由发射传感器发出超声波脉冲，传到液面经反射后返回接收传感器，测出超声波脉冲从发射到接收到所需的时间，根据媒质中的声速，就能得到从传感器到液面之间的距离，从而确定液面。考虑到环境温度对超声波传播速度的影响，通过温度补偿的方法对传播速度予以校正，以提高测量精度。计算公式为：
V=331.5+0.607T （1）
式中：V为超声波在空气中传播速度；T为环境温度。
S=V ×t/2=V×（t1－t0）/2 （2）
式中：S为被测距离；t为发射超声脉冲与接收其回波的时间差；t1为超声回波接收时刻；t0为超声脉冲发射时刻。利用MCU的捕获功能可以很方便地测量t0时刻和t1时刻，根据以上公式，用软件编程即可得到被测距离S。由于本系统的MCU选用了具有SOC特点的混合信号处理器，其内部集成了温度传感器，因此可利用软件很方便的实现对传感器的温度补偿。