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超声波液位计回波时间测量
点击次数:1307 发布时间:2014-06-06

如果采用声速校正,液位测量就变成了时间间隔的测量了。作用液位计中回波时间的测量一般可采用两种方案。
  1.双德法侧时
  这种测时方法是利用一个双稳电路来计时,即触发发射的脉冲同时触发这个双稳,当反射的回波前沿到达接收器时,再用这个接收波前沿脉冲触发双稳,使之翻回。显然这个双稳脉冲输出的方波宽度就是要测的回波时间。
  如果采用数字显示,就可以利用一个门电路,使得只在双稳输出方波这段时间内对由脉冲信号发生器送来的脉冲计数,用脉冲数来表示方波延续的时间,zui后再用数字显示装置显示出脉冲数。如果采用前边介绍的校正具校正温度误差,把校正信号输人计时双稳,此时方波宽度将为to,相应的校正段长度为Lo,如果调整脉冲信号发生器的频率,使两个脉冲间的时间间隔相当于声波走过1mm来回一次的时间(即走2mm时间),如校正具长度为Lo = 1 m(即来回声程为2m),则要求to时间内共有1000个脉冲,假定这时调整好的脉冲信号发生器的频率为fo,应用校正具校准的脉冲就相当一个“尺子”即每个脉冲相当于测量具体条件下液位高度为1mm。因此,用校正后的脉冲信号,再从发生器供给计时双稳,在其输出方波的时间间隔内计数,假定在方波宽度为t的范围内计时,脉冲数为2800个,则可直接得到相对应的距离即为2800mm,这个输出数就是被测液面的高度值。
  2.回鸣法测时
  这种方法是触发探头发射超声脉冲后待经过被测液面反射,当回波回到探头上时,这个回波的前沿又接着触发探头发出第二个超声脉冲,*个脉冲的前沿和第二个脉冲前沿中间经过的时间就是t。如果液位高度不变,就是一个等间距的发射信号。假如进行校正,也和上述过程一样,只是这里距离Lo为已知(假定1m),时间间隔为to,如果Lo=1m,液位单位选用mm,则应用1000倍频,得到一系列脉冲,每个脉冲相当于1 mm。在测量段时间(t)中,可以通过的脉冲数就是以mm为单位的液位数值。
  通过上述方法可以得到经过温度校正以后的液位输出。
  利用上述双稳法测时原理设计的采用手动校正的液介式单探头液位计的原理方框。由时钟控制定时发出超声脉冲,发生脉冲的时间间隔应大于自发射到zui高液面经反射再返回到探头所需要的时间(波形1),与此同时,由可控硅振荡器不断地发出窄脉冲波,其周期事先已校正好,使脉冲时间间隔正好等于超声波在介质中往返1mm距离的时间。
  从超声波发射时起,通过控制回路打开“与”门(波形2),使可控硅振荡器的窄脉冲波输人计数器,开始计数(波形3).当超声波至液面被反射回,又被接收后,立即发出一个信号(见波形2的接收波),通过控制回路关闭“与”门,切断计数器的输人,计数停止,这时计数所得结果通过显示部分显示出来。由于每一窄脉冲波恰好等于1mm的距离,所以计数器所累计的数值正好为所测液面高度。
  一次脉冲测完之后,由控制回路发出一个信号(波形4)使计数器复位,等待下一次测量。
  窄脉冲波频率的调整是用前边介绍的定长度校正具进行的,此时用手动方法将超声波脉冲的发射与接收切换到校正具上,调整可控硅振荡器的窄脉冲频率,使计数器显示部分正好等于校正具的定长,即此窄脉冲波的周期正好等于超声波在被测介质中往返1mm距离的时间。校正完毕,可以把开关切换到测量位置。
 

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