毕业设计---基于参考声速法的超声波液位计的设计

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1、基于参考声速法超声波液位计的测量专业：电机与电器班级：06班姓名：陈志伟学号：2012230基于参考声速法的超声波液位计的设计摘要目前市场上的超声波液位计品种多样，大多采用温度补偿方法对超声波传播速度进行校正，以提高仪表测量精度。此方法需在系统外加一个温度测量单元，通过测量环境温度，获得实际声速；由此也引进了温度测量误差，从而限制了系统精度的进一步提高。本文是利用参考声速法实现声速校正的超声液位测量系统。设计中采用气介式测量方式，将一个反射性能良好的挡板固定在超声波探头和液面之间通过测量挡板回波的时间，实现精确的声速校正，从而大大提高液

2、位测量精度。此系统不但继承了传统超声波液位计的优点，而且无需采集环境温度，避免了由于测温误差引起的系统误差。文中以超声波原理为理论依据,以超声波传感器为接口部件,利用超声波在空气中传播的时间差来测量距离,从而设计了一套超声波测距系统。这种新型声速校正方法相对于传统补偿方法，性能更加优越，是今后超声波液位测量的发展方向，具有广阔的发展前景。关键词：超声波液位计，探头，声速校正，挡板目录第一章绪论1.1液位测量的意义1.2液位计的种类1.3超声波液位计1.3．1超声波液位计的历史、现状与发展1.3．2超声波液位计测量方法第二章总体设计方案第

3、三章硬件第四章软件第五章结论与展望第六章第一章绪论1.1液位测量的意义目前无论是开渠水位的测量、大型油罐液位的测量，还是小型容器液位的测量，或者是其他液位系统的测量，都对测量精度提出了越来越来高的要求。例如，石化部门使用的大型油罐容量一般在1000-100000m3之间，很小的测量误差都将会造成很大的绝对误差，因此提高液位测量精度，不仅对油罐的测量有很重要的意义，在其他液位测量系统中，也处于越来越来重要的地位。近年来，随着电子技术的迅速发展，液位测量仪表中的测量技术经历了有机械想机电一体化再到自动化的发展过程。结合这两大技术，尤其是将微

4、处理器引进液位测量系统，使得液位计的精度越来越来高，越来越来向智能化、一体化、小型化发展。在实际应用中，可根据需要选择合适的液位计，满足测量精度、测量环境等多方面的要求。1.2液位计的种类经过不断的努力和探索，科技工作者已经开发出种类繁多，各具特色的液位测量仪表。尤其是近二十年来，随着微处理器的引进，测量仪表发生了革命性的变化。液位计的量程从几米到几十米，测量精度也大大提高。根据液位计测量所涉及的液体存储容器、被测介质以及工艺过程的不同，液位计类型的选用也不同。早期的液位测量仪表大多采用机械原理，通过测量某些物理参数，已达到液位测量的目

5、的。随着工业自动化的发展，出现许多新的测量原理，一批具有智能控制功能、可实现非接触测量、高精度、稳定性好的液位计相继问世，并应用到越来越多的工业测量领域，如基于超声波、雷达、光线等技术的测量仪。根据工作原理的不同，液位计可分为以下几种：(1)直读液位计，直读式液位测量方法直接用于被测量容器连通的玻璃管或玻璃板来显示容器中的液位高度，他是最原始但应用较多的一种液位测量仪表；另外，利用侵入式刻度钢皮尺直接测量液位高度的人工检尺法也是应用较广泛计量方法，尤其是在大型油罐储油量的测量中，也可以作为现场校验其他测量仪表的参考手段。其精度一般为2m

6、m的人为误差。此种方法测量简单直观成本低但测量量程有限且不适与恶劣环境中的测量。(1)浮子液位计，利用浮子的比重所测液体的比重稍小的特点，使浮子漂在液面上并随着的升高或下降反应液位，它也是一种应用最早并应用范围很广的液位测量仪表；将浮子用一条多孔钢带连接至一个恒转矩装置或平衡锤上，由浮子的重量带动多孔钢带通过齿轮装置推动机械计数器做现场显示，还可以连接到电动变送器，获得远距离显示。由于滑轮机械装置的摩擦力和刚带重量，测量误差一般约为4~10mm。(2)静压液位计，利用液柱对某点产生压力，测量该点压力或测量与另一参考点的压力差而间接测量液

7、位的仪表；主要应用于测量精度要求不高的场合。(3)电磁液位计，这种测量方式是将液位的变化转换为电量变化，从而对液位进行间接测量，如电容式、电感式、电阻式液位计等。电容式液位计是由两块同心的圆柱面板组成，是根据电容量与被测液体和气相介质的相对介电常数、电容传感器侵入液体的深度、电容传感器垂直高度、内外极板圆柱底面半径之间的关系，有已知的其它参数值得出所测液位高度值。电容式液位计价格低，安装容易，且可以应用与高温高压的场合。但电容液位计测量重复精度较低，需要定期维修和重新标定，工作寿命也不长。电阻式液位测量方法特别适用于导电液体。敏感器件具

8、有电阻特性，其电阻值随着液位的变化而变化，因此将电阻变化值传送给二次电路即得到液位高度。电感式液位测量方法同样适用于导电液体的测量，特别是液态金属。其原理是：液位变化时的电感元件自感、互感或导磁率发生变化，