如何减小和消除系统误差

1、测量原理

超声波是指振动频率超过20kHz的声波，其发射和接收一般由石英晶体或压电陶瓷构成的换能器也即是探头实现的。超声波液位计是非接触液位测量仪表中发展的比较快的一种。超声波在同种介质中传播速度相对恒定，遇到被测物体表面产生反射，基于此原理研制出超声波液位计。现在智能型的超声波液位计可以对接收信号进行分析、处理，并实现干扰信号过滤，多重回波识别，温度补偿等有关信息。

探头与介质液面间距离D和声波传输时间t的关系为：D=\nc•t/2；介质液位：L=E-D=E-c•t/2。

2、安装

结合现场调试经验和超声波液位计的特点，超声波液位计的安装主要有以下注意事项和要求：\n

（1）超声波液位计的换能器即探头一般安装在由罐体引出的一段带法兰管道上，在安装时要防止管道过长影响超声波的发射接收，造成液位计无法正常工作。\n

（2）一般情况下，超声波液位计的探头应垂直于被测面，实在不能满足的情况下，应考虑使用反射板反射实现。\n

（3）对于拱形底部或者顶部的容器，超声波液位计应安装在偏离顶部中心位置，以防止回波聚集顶部产生多重干扰。而对于平底容器则宜安装在顶部中央位置。\n

（4）安装超声波液位计应避开容器有障碍物、搅拌机、泵、进料口易造成液位剧烈波动的地方，如确实无法避免应考虑增设导波管。\n

（5）考虑到抑制工业环境下的电磁干扰，超声波液位计的信号电缆应安装屏蔽层。

3、技术特点

（1）超声波液位计是采用声波测量的仪器，声波传播必须要有传播介质。

（2）超声波液位计通过压电效应产生振动发射超声波，所以其通常用在常压容器中，而且声波的传播速度受温度影响较大，一般情况下超声波换能器的工作温度不能过高。\n

（3）非接触式测量，超声波液位计的探头安装在被测物上方，实现非接触测量，可以对有毒物、腐蚀性、粘稠物等进行测量，特别是带有只能操作面板的超声波液位计，人机交互良好，维护方便简单。\n

（4）应避免安装在液体容易产生泡沫、漂浮物或者液面易波动的地方，否则会导致虚假回波的产生。

（5）自动虚假回波抑制功能，能够避免容器内固有障碍物对仪表测量的影响。

4、超声波液位计的温度补偿\n

声速随温度变化的规律为：c≈331.45+0.6t，在室温下，温度变化1℃，超声波速度就变化0.6m/s，必须采取一定措施减小或消除这种温度变化产生的系统误差。常用声速补偿的方法有声速实测补偿、参考声程补偿、温度实测补偿等。\n

5、盲区

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一般超声波设备都存在有盲区，这对测量是无害的，但是在某些场合，例如倒车雷达设备，盲区太大会直接影响到设备的正常工作以及车辆安全，因而尽量减小盲区也是扩大测量范围提高测量精度的一个关键课题。

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