邦納超聲波測量液位的基本原理是:由超聲探頭發(fā)出的超聲脈沖信號,在氣體中傳播,遇到空氣與液體的界面后被反射,接收到回波信號后計算其超聲波往返的傳播時間,即可換算出距離或液位高度。超聲波測量方法有很多其它方法不可比擬的優(yōu)點:
1)無任何機械傳動部件,也不接觸被測液體,屬于非接觸式測量,不怕電磁干擾,不怕酸堿等強腐蝕性液體等,因此性能穩(wěn)定、可靠性高、壽命長;
2)其響應(yīng)時間短可以方便的實現(xiàn)無滯后的實時測量。
系統(tǒng)采用的邦納超聲波傳感器的工作頻率為40kHz左右。由發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波脈沖,傳到液面經(jīng)反射后返回接收傳感器,測出超聲波脈沖從發(fā)射到接收到所需的時間,根據(jù)媒質(zhì)中的聲速,就能得到從傳感器到液面之間的距離,從而確定液面??紤]到環(huán)境溫度對超聲波傳播速度的影響,通過溫度補償?shù)姆椒▽鞑ニ俣扔枰孕U?,以提高測量精度。計算公式為:
(1)
式中:V為超聲波在空氣中傳播速度;T為環(huán)境溫度。
×t/2=V×(t1-t0)/2 (2)
式中:S為被測距離;t為發(fā)射超聲脈沖與接收其回波的時間差;t1為超聲回波接收時刻;t0為超聲脈沖發(fā)射時刻。利用MCU的捕獲功能可以很方便地測量t0時刻和t1時刻,根據(jù)以上公式,用軟件編程即可得到被測距離S。由于本系統(tǒng)的MCU選用了具有SOC特點的混合信號處理器,其內(nèi)部集成了溫度傳感器,因此可利用軟件很方便的實現(xiàn)對傳感器的溫度補償。
美國邦納超聲波傳感器注意事項;
1.為確保可靠性及長使用壽命,請勿在戶外或高于額定溫度的地方使用傳感器[2] 。
2.由于超聲波傳感器以空氣作為傳輸介質(zhì),因此局部溫度不同時,分界處的反射和折射可能會導(dǎo)致誤動作,風(fēng)吹時檢出距離也會發(fā)生變化。因此,不應(yīng)在強制通風(fēng)機之類的設(shè)備旁使用傳感器。
3.噴氣嘴噴出的噴氣有多種頻率,因此會影響傳感器且不應(yīng)在傳感器附近使用。
4.傳感器表面的水滴縮短了檢出距離。
5.細粉末和棉紗之類的材料在吸收聲音時無法被檢出(反射型傳感器)。
6.不能在真空區(qū)或防爆區(qū)使用傳感器。
7.請勿在有蒸汽的區(qū)域使用傳感器;此區(qū)域的大氣不均勻。將會產(chǎn)生溫度梯度,從而導(dǎo)致測量錯誤。
超聲波傳感器應(yīng)用起來原理簡單,也很方便,成本也很低。但是目前的超聲波傳感器都有一些缺點,比如,反射問題,噪音,交叉問題。
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