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《畢業(yè)設(shè)計---基于參考聲速法的超聲波液位計的設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于參考聲速法超聲波液位計的測量專業(yè)：電機(jī)與電器班級：06班姓名：陳志偉學(xué)號：基于參考聲速法的超聲波液位計的設(shè)計摘要目前市場上的超聲波液位計品種多樣，大多采用溫度補償方法對超聲波傳播速度進(jìn)行校正，以提高儀表測量精度。此方法需在系統(tǒng)外加一個溫度測量單元，通過測量環(huán)境溫度，獲得實際聲速；由此也引進(jìn)了溫度測量誤差，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現(xiàn)聲速校正的超聲液位測量系統(tǒng)。設(shè)計中采用氣介式測量方式，將一個反射性能良好的擋板固定在超聲波探頭和液面之間通過測量擋板回波的時間，實現(xiàn)精確的聲速校正，從而大大提高液位測量精度。此系統(tǒng)不但
2、繼承了傳統(tǒng)超聲波液位計的優(yōu)點，而且無需采集環(huán)境溫度，避免了由于測溫誤差引起的系統(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間差來測量距離,從而設(shè)計了一套超聲波測距系統(tǒng)。這種新型聲速校正方法相對于傳統(tǒng)補償方法，性能更加優(yōu)越，是今后超聲波液位測量的發(fā)展方向，具有廣闊的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：超聲波液位計，探頭，聲速校正，擋板目錄第一章緒論1.1液位測量的意義1.2液位計的種類1.3超聲波液位計1.3．1超聲波液位計的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展1.3．2超聲波液位計測量方法第二章總體設(shè)計方案第三章硬件第四章軟件第五章結(jié)論與
3、展望第六章第一章緒論1.1液位測量的意義目前無論是開渠水位的測量、大型油罐液位的測量，還是小型容器液位的測量，或者是其他液位系統(tǒng)的測量，都對測量精度提出了越來越來高的要求。例如，石化部門使用的大型油罐容量一般在1000-m3之間，很小的測量誤差都將會造成很大的絕對誤差，因此提高液位測量精度，不僅對油罐的測量有很重要的意義，在其他液位測量系統(tǒng)中，也處于越來越來重要的地位。近年來，隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，液位測量儀表中的測量技術(shù)經(jīng)歷了有機(jī)械想機(jī)電一體化再到自動化的發(fā)展過程。結(jié)合這兩大技術(shù)，尤其是將微處理器引進(jìn)液位測量系統(tǒng)，使得液位計的精度越來越來高
4、，越來越來向智能化、一體化、小型化發(fā)展。在實際應(yīng)用中，可根據(jù)需要選擇合適的液位計，滿足測量精度、測量環(huán)境等多方面的要求。1.2液位計的種類經(jīng)過不斷的努力和探索，科技工作者已經(jīng)開發(fā)出種類繁多，各具特色的液位測量儀表。尤其是近二十年來，隨著微處理器的引進(jìn)，測量儀表發(fā)生了革命性的變化。液位計的量程從幾米到幾十米，測量精度也大大提高。根據(jù)液位計測量所涉及的液體存儲容器、被測介質(zhì)以及工藝過程的不同，液位計類型的選用也不同。早期的液位測量儀表大多采用機(jī)械原理，通過測量某些物理參數(shù)，已達(dá)到液位測量的目的。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，出現(xiàn)許多新的測量原理，一批具有智
5、能控制功能、可實現(xiàn)非接觸測量、高精度、穩(wěn)定性好的液位計相繼問世，并應(yīng)用到越來越多的工業(yè)測量領(lǐng)域，如基于超聲波、雷達(dá)、光線等技術(shù)的測量儀。根據(jù)工作原理的不同，液位計可分為以下幾種：(1)直讀液位計，直讀式液位測量方法直接用于被測量容器連通的玻璃管或玻璃板來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量儀表；另外，利用侵入式刻度鋼皮尺直接測量液位高度的人工檢尺法也是應(yīng)用較廣泛計量方法，尤其是在大型油罐儲油量的測量中，也可以作為現(xiàn)場校驗其他測量儀表的參考手段。其精度一般為2mm的人為誤差。此種方法測量簡單直觀成本低但測量量程有限且不適與惡劣
6、環(huán)境中的測量。(1)浮子液位計，利用浮子的比重所測液體的比重稍小的特點，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量儀表；將浮子用一條多孔鋼帶連接至一個恒轉(zhuǎn)矩裝置或平衡錘上，由浮子的重量帶動多孔鋼帶通過齒輪裝置推動機(jī)械計數(shù)器做現(xiàn)場顯示，還可以連接到電動變送器，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，測量誤差一般約為4~10mm。(2)靜壓液位計，利用液柱對某點產(chǎn)生壓力，測量該點壓力或測量與另一參考點的壓力差而間接測量液位的儀表；主要應(yīng)用于測量精度要求不高的場合。(3)電磁液位計，這種測量方式
7、是將液位的變化轉(zhuǎn)換為電量變化，從而對液位進(jìn)行間接測量，如電容式、電感式、電阻式液位計等。電容式液位計是由兩塊同心的圓柱面板組成，是根據(jù)電容量與被測液體和氣相介質(zhì)的相對介電常數(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)值得出所測液位高度值。電容式液位計價格低，安裝容易，且可以應(yīng)用與高溫高壓的場合。但電容液位計測量重復(fù)精度較低，需要定期維修和重新標(biāo)定，工作壽命也不長。電阻式液位測量方法特別適用于導(dǎo)電液體。敏感器件具有電阻特性，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
8、高度。電感式液位測量方法同樣適用于導(dǎo)電液體的測量，特別是液態(tài)金屬。其原理是：液位變化時的電感元件自感、互感或?qū)Т怕拾l(fā)生變化，故將該變化送往二次電電路即
