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超聲波液位計回波時間測量
點擊次數:975 發布時間:2014-06-06

如果采用聲速校正,液位測量就變成了時間間隔的測量了。作用液位計中回波時間的測量一般可采用兩種方案。
  1.雙德法側時
  這種測時方法是利用一個雙穩電路來計時,即觸發發射的脈沖同時觸發這個雙穩,當反射的回波前沿到達接收器時,再用這個接收波前沿脈沖觸發雙穩,使之翻回。顯然這個雙穩脈沖輸出的方波寬度就是要測的回波時間。
  如果采用數字顯示,就可以利用一個門電路,使得只在雙穩輸出方波這段時間內對由脈沖信號發生器送來的脈沖計數,用脈沖數來表示方波延續的時間,zui后再用數字顯示裝置顯示出脈沖數。如果采用前邊介紹的校正具校正溫度誤差,把校正信號輸人計時雙穩,此時方波寬度將為to,相應的校正段長度為Lo,如果調整脈沖信號發生器的頻率,使兩個脈沖間的時間間隔相當于聲波走過1mm來回一次的時間(即走2mm時間),如校正具長度為Lo = 1 m(即來回聲程為2m),則要求to時間內共有1000個脈沖,假定這時調整好的脈沖信號發生器的頻率為fo,應用校正具校準的脈沖就相當一個“尺子”即每個脈沖相當于測量具體條件下液位高度為1mm。因此,用校正后的脈沖信號,再從發生器供給計時雙穩,在其輸出方波的時間間隔內計數,假定在方波寬度為t的范圍內計時,脈沖數為2800個,則可直接得到相對應的距離即為2800mm,這個輸出數就是被測液面的高度值。
  2.回鳴法測時
  這種方法是觸發探頭發射超聲脈沖后待經過被測液面反射,當回波回到探頭上時,這個回波的前沿又接著觸發探頭發出第二個超聲脈沖,*個脈沖的前沿和第二個脈沖前沿中間經過的時間就是t。如果液位高度不變,就是一個等間距的發射信號。假如進行校正,也和上述過程一樣,只是這里距離Lo為已知(假定1m),時間間隔為to,如果Lo=1m,液位單位選用mm,則應用1000倍頻,得到一系列脈沖,每個脈沖相當于1 mm。在測量段時間(t)中,可以通過的脈沖數就是以mm為單位的液位數值。
  通過上述方法可以得到經過溫度校正以后的液位輸出。
  利用上述雙穩法測時原理設計的采用手動校正的液介式單探頭液位計的原理方框。由時鐘控制定時發出超聲脈沖,發生脈沖的時間間隔應大于自發射到zui高液面經反射再返回到探頭所需要的時間(波形1),與此同時,由可控硅振蕩器不斷地發出窄脈沖波,其周期事先已校正好,使脈沖時間間隔正好等于超聲波在介質中往返1mm距離的時間。
  從超聲波發射時起,通過控制回路打開“與”門(波形2),使可控硅振蕩器的窄脈沖波輸人計數器,開始計數(波形3).當超聲波至液面被反射回,又被接收后,立即發出一個信號(見波形2的接收波),通過控制回路關閉“與”門,切斷計數器的輸人,計數停止,這時計數所得結果通過顯示部分顯示出來。由于每一窄脈沖波恰好等于1mm的距離,所以計數器所累計的數值正好為所測液面高度。
  一次脈沖測完之后,由控制回路發出一個信號(波形4)使計數器復位,等待下一次測量。
  窄脈沖波頻率的調整是用前邊介紹的定長度校正具進行的,此時用手動方法將超聲波脈沖的發射與接收切換到校正具上,調整可控硅振蕩器的窄脈沖頻率,使計數器顯示部分正好等于校正具的定長,即此窄脈沖波的周期正好等于超聲波在被測介質中往返1mm距離的時間。校正完畢,可以把開關切換到測量位置。
 

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