超聲波液位計(jì)回波時(shí)間測量

如果采用聲速校正，液位測量就變成了時(shí)間間隔的測量了。作用液位計(jì)中回波時(shí)間的測量一般可采用兩種方案。
　　1.雙德法側(cè)時(shí)
　　這種測時(shí)方法是利用一個(gè)雙穩(wěn)電路來計(jì)時(shí)，即觸發(fā)發(fā)射的脈沖同時(shí)觸發(fā)這個(gè)雙穩(wěn)，當(dāng)反射的回波前沿到達(dá)接收器時(shí)，再用這個(gè)接收波前沿脈沖觸發(fā)雙穩(wěn)，使之翻回。顯然這個(gè)雙穩(wěn)脈沖輸出的方波寬度就是要測的回波時(shí)間。
　　如果采用數(shù)字顯示，就可以利用一個(gè)門電路，使得只在雙穩(wěn)輸出方波這段時(shí)間內(nèi)對由脈沖信號發(fā)生器送來的脈沖計(jì)數(shù)，用脈沖數(shù)來表示方波延續(xù)的時(shí)間，zui后再用數(shù)字顯示裝置顯示出脈沖數(shù)。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(jì)時(shí)雙穩(wěn)，此時(shí)方波寬度將為to，相應(yīng)的校正段長度為Lo，如果調(diào)整脈沖信號發(fā)生器的頻率，使兩個(gè)脈沖間的時(shí)間間隔相當(dāng)于聲波走過1mm來回一次的時(shí)間(即走2mm時(shí)間)，如校正具長度為Lo = 1 m(即來回聲程為2m)，則要求to時(shí)間內(nèi)共有1000個(gè)脈沖，假定這時(shí)調(diào)整好的脈沖信號發(fā)生器的頻率為fo，應(yīng)用校正具校準(zhǔn)的脈沖就相當(dāng)一個(gè)“尺子”即每個(gè)脈沖相當(dāng)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(fā)生器供給計(jì)時(shí)雙穩(wěn)，在其輸出方波的時(shí)間間隔內(nèi)計(jì)數(shù)，假定在方波寬度為t的范圍內(nèi)計(jì)時(shí)，脈沖數(shù)為2800個(gè)，則可直接得到相對應(yīng)的距離即為2800mm，這個(gè)輸出數(shù)就是被測液面的高度值。
　　2.回鳴法測時(shí)
　　這種方法是觸發(fā)探頭發(fā)射超聲脈沖后待經(jīng)過被測液面反射，當(dāng)回波回到探頭上時(shí)，這個(gè)回波的前沿又接著觸發(fā)探頭發(fā)出第二個(gè)超聲脈沖，*個(gè)脈沖的前沿和第二個(gè)脈沖前沿中間經(jīng)過的時(shí)間就是t。如果液位高度不變，就是一個(gè)等間距的發(fā)射信號。假如進(jìn)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(shí)間間隔為to，如果Lo=1m，液位單位選用mm，則應(yīng)用1000倍頻，得到一系列脈沖，每個(gè)脈沖相當(dāng)于1 mm。在測量段時(shí)間(t)中，可以通過的脈沖數(shù)就是以mm為單位的液位數(shù)值。
　　通過上述方法可以得到經(jīng)過溫度校正以后的液位輸出。
　　利用上述雙穩(wěn)法測時(shí)原理設(shè)計(jì)的采用手動校正的液介式單探頭液位計(jì)的原理方框。由時(shí)鐘控制定時(shí)發(fā)出超聲脈沖，發(fā)生脈沖的時(shí)間間隔應(yīng)大于自發(fā)射到zui高液面經(jīng)反射再返回到探頭所需要的時(shí)間(波形1)，與此同時(shí)，由可控硅振蕩器不斷地發(fā)出窄脈沖波，其周期事先已校正好，使脈沖時(shí)間間隔正好等于超聲波在介質(zhì)中往返1mm距離的時(shí)間。
　　從超聲波發(fā)射時(shí)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(jì)數(shù)器，開始計(jì)數(shù)(波形3).當(dāng)超聲波至液面被反射回，又被接收后，立即發(fā)出一個(gè)信號(見波形2的接收波)，通過控制回路關(guān)閉“與”門，切斷計(jì)數(shù)器的輸人，計(jì)數(shù)停止，這時(shí)計(jì)數(shù)所得結(jié)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(jì)數(shù)器所累計(jì)的數(shù)值正好為所測液面高度。
　　一次脈沖測完之后，由控制回路發(fā)出一個(gè)信號(波形4)使計(jì)數(shù)器復(fù)位，等待下一次測量。
　　窄脈沖波頻率的調(diào)整是用前邊介紹的定長度校正具進(jìn)行的，此時(shí)用手動方法將超聲波脈沖的發(fā)射與接收切換到校正具上，調(diào)整可控硅振蕩器的窄脈沖頻率，使計(jì)數(shù)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(zhì)中往返1mm距離的時(shí)間。校正完畢，可以把開關(guān)切換到測量位置。