畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于參考聲速法的超聲波液位計(jì)的設(shè)計(jì)

《畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于參考聲速法的超聲波液位計(jì)的設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、基于參考聲速法超聲波液位計(jì)的測(cè)量專業(yè)：電機(jī)與電器班級(jí)：06班姓名：陳志偉學(xué)號(hào)：2012230基于參考聲速法的超聲波液位計(jì)的設(shè)計(jì)摘要目前市場(chǎng)上的超聲波液位計(jì)品種多樣，大多采用溫度補(bǔ)償方法對(duì)超聲波傳播速度進(jìn)行校正，以提高儀表測(cè)量精度。此方法需在系統(tǒng)外加一個(gè)溫度測(cè)量單元，通過(guò)測(cè)量環(huán)境溫度，獲得實(shí)際聲速；由此也引進(jìn)了溫度測(cè)量誤差，從而限制了系統(tǒng)精度的進(jìn)一步提高。本文是利用參考聲速法實(shí)現(xiàn)聲速校正的超聲液位測(cè)量系統(tǒng)。設(shè)計(jì)中采用氣介式測(cè)量方式，將一個(gè)反射性能良好的擋板固定在超聲波探頭和液面之間通過(guò)測(cè)量擋板回波的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)精確的聲速校正，從而大大提高液

2、位測(cè)量精度。此系統(tǒng)不但繼承了傳統(tǒng)超聲波液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，而且無(wú)需采集環(huán)境溫度，避免了由于測(cè)溫誤差引起的系統(tǒng)誤差。文中以超聲波原理為理論依據(jù),以超聲波傳感器為接口部件,利用超聲波在空氣中傳播的時(shí)間差來(lái)測(cè)量距離,從而設(shè)計(jì)了一套超聲波測(cè)距系統(tǒng)。這種新型聲速校正方法相對(duì)于傳統(tǒng)補(bǔ)償方法，性能更加優(yōu)越，是今后超聲波液位測(cè)量的發(fā)展方向，具有廣闊的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：超聲波液位計(jì)，探頭，聲速校正，擋板目錄第一章緒論1.1液位測(cè)量的意義1.2液位計(jì)的種類1.3超聲波液位計(jì)1.3．1超聲波液位計(jì)的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展1.3．2超聲波液位計(jì)測(cè)量方法第二章總體設(shè)計(jì)方案第

3、三章硬件第四章軟件第五章結(jié)論與展望第六章第一章緒論1.1液位測(cè)量的意義目前無(wú)論是開渠水位的測(cè)量、大型油罐液位的測(cè)量，還是小型容器液位的測(cè)量，或者是其他液位系統(tǒng)的測(cè)量，都對(duì)測(cè)量精度提出了越來(lái)越來(lái)高的要求。例如，石化部門使用的大型油罐容量一般在1000-100000m3之間，很小的測(cè)量誤差都將會(huì)造成很大的絕對(duì)誤差，因此提高液位測(cè)量精度，不僅對(duì)油罐的測(cè)量有很重要的意義，在其他液位測(cè)量系統(tǒng)中，也處于越來(lái)越來(lái)重要的地位。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，液位測(cè)量?jī)x表中的測(cè)量技術(shù)經(jīng)歷了有機(jī)械想機(jī)電一體化再到自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程。結(jié)合這兩大技術(shù)，尤其是將微

4、處理器引進(jìn)液位測(cè)量系統(tǒng)，使得液位計(jì)的精度越來(lái)越來(lái)高，越來(lái)越來(lái)向智能化、一體化、小型化發(fā)展。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)需要選擇合適的液位計(jì)，滿足測(cè)量精度、測(cè)量環(huán)境等多方面的要求。1.2液位計(jì)的種類經(jīng)過(guò)不斷的努力和探索，科技工作者已經(jīng)開發(fā)出種類繁多，各具特色的液位測(cè)量?jī)x表。尤其是近二十年來(lái)，隨著微處理器的引進(jìn)，測(cè)量?jī)x表發(fā)生了革命性的變化。液位計(jì)的量程從幾米到幾十米，測(cè)量精度也大大提高。根據(jù)液位計(jì)測(cè)量所涉及的液體存儲(chǔ)容器、被測(cè)介質(zhì)以及工藝過(guò)程的不同，液位計(jì)類型的選用也不同。早期的液位測(cè)量?jī)x表大多采用機(jī)械原理，通過(guò)測(cè)量某些物理參數(shù)，已達(dá)到液位測(cè)量的目

5、的。隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，出現(xiàn)許多新的測(cè)量原理，一批具有智能控制功能、可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、高精度、穩(wěn)定性好的液位計(jì)相繼問(wèn)世，并應(yīng)用到越來(lái)越多的工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域，如基于超聲波、雷達(dá)、光線等技術(shù)的測(cè)量?jī)x。根據(jù)工作原理的不同，液位計(jì)可分為以下幾種：(1)直讀液位計(jì)，直讀式液位測(cè)量方法直接用于被測(cè)量容器連通的玻璃管或玻璃板來(lái)顯示容器中的液位高度，他是最原始但應(yīng)用較多的一種液位測(cè)量?jī)x表；另外，利用侵入式刻度鋼皮尺直接測(cè)量液位高度的人工檢尺法也是應(yīng)用較廣泛計(jì)量方法，尤其是在大型油罐儲(chǔ)油量的測(cè)量中，也可以作為現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)其他測(cè)量?jī)x表的參考手段。其精度一般為2m

6、m的人為誤差。此種方法測(cè)量簡(jiǎn)單直觀成本低但測(cè)量量程有限且不適與惡劣環(huán)境中的測(cè)量。(1)浮子液位計(jì)，利用浮子的比重所測(cè)液體的比重稍小的特點(diǎn)，使浮子漂在液面上并隨著的升高或下降反應(yīng)液位，它也是一種應(yīng)用最早并應(yīng)用范圍很廣的液位測(cè)量?jī)x表；將浮子用一條多孔鋼帶連接至一個(gè)恒轉(zhuǎn)矩裝置或平衡錘上，由浮子的重量帶動(dòng)多孔鋼帶通過(guò)齒輪裝置推動(dòng)機(jī)械計(jì)數(shù)器做現(xiàn)場(chǎng)顯示，還可以連接到電動(dòng)變送器，獲得遠(yuǎn)距離顯示。由于滑輪機(jī)械裝置的摩擦力和剛帶重量，測(cè)量誤差一般約為4~10mm。(2)靜壓液位計(jì)，利用液柱對(duì)某點(diǎn)產(chǎn)生壓力，測(cè)量該點(diǎn)壓力或測(cè)量與另一參考點(diǎn)的壓力差而間接測(cè)量液

7、位的儀表；主要應(yīng)用于測(cè)量精度要求不高的場(chǎng)合。(3)電磁液位計(jì)，這種測(cè)量方式是將液位的變化轉(zhuǎn)換為電量變化，從而對(duì)液位進(jìn)行間接測(cè)量，如電容式、電感式、電阻式液位計(jì)等。電容式液位計(jì)是由兩塊同心的圓柱面板組成，是根據(jù)電容量與被測(cè)液體和氣相介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)、電容傳感器侵入液體的深度、電容傳感器垂直高度、內(nèi)外極板圓柱底面半徑之間的關(guān)系，有已知的其它參數(shù)值得出所測(cè)液位高度值。電容式液位計(jì)價(jià)格低，安裝容易，且可以應(yīng)用與高溫高壓的場(chǎng)合。但電容液位計(jì)測(cè)量重復(fù)精度較低，需要定期維修和重新標(biāo)定，工作壽命也不長(zhǎng)。電阻式液位測(cè)量方法特別適用于導(dǎo)電液體。敏感器件具

8、有電阻特性，其電阻值隨著液位的變化而變化，因此將電阻變化值傳送給二次電路即得到液位高度。電感式液位測(cè)量方法同樣適用于導(dǎo)電液體的測(cè)量，特別是液態(tài)金屬。其原理是：液位變化時(shí)的電感元件自感、互感或?qū)Т怕拾l(fā)生變化，