Zasada ultradźwiękowego czujnika pomiaru odległości i precyzyjnego systemu pomiaru poziomu cieczy

Ultradźwiękowy pomiar odległości ma szereg zalet, jednak istnieje wiele czynników wpływających na dokładność pomiaru, dlatego trudno jest osiągnąć większą dokładność. Opierając się na zasadzie ultradźwiękowego pomiaru odległości, pojedynczym przetworniku ultradźwiękowym temperatury, schemat kompensacji wilgotności jest pojedynczy i ma wadę polegającą na tym, że nie można uzyskać precyzyjnego pomiaru odległości w zmiennym i trudnym środowisku, oraz standardowy schemat kompensacji przegrody dla podwójnych przetworników ultradźwiękowych. Koszt jest wysoki i nie może być szeroko stosowany w różnych dziedzinach. Zaprojektowano standardowy schemat kompensacji przegrody z pojedynczym przetwornikiem ultradźwiękowym, który wykorzystuje przekładnię kierowniczą do kontrolowania kierunku przetwornika ultradźwiękowego. W odpowiedzi na wymóg, zgodnie z którym nie można dokładnie uchwycić pierwszego czoła echa, zaproponowano programowalny wzmacniacz wzmocnienia do wychwytywania czoła powrotnego echa w różnych odległościach. Wyniki eksperymentów pokazują, że w zakresie 7 m, gdy jako medium propagacyjne stosuje się powietrze, a powierzchnią odbijającą jest woda o dobrych właściwościach emisyjnych, błąd pomiaru kontrolowany jest w granicach 0,4%. Dzięki tej ulepszonej metodzie można osiągnąć niski koszt w trudnych i zmiennych warunkach. 

Zakres wysokiej precyzji.

Obecnie istnieje wiele metod pomiaru poziomu cieczy, takich jak pomiar poziomu pływaka, pomiar poziomu wspomagany ciśnieniem wejściowym, mikrofalowy pomiar poziomu za pomocą radaru, pomiar poziomu w podczerwieni, laserowy pomiar poziomu i ultradźwiękowy pomiar poziomu. Wśród nich czujnik ciśnienia reprezentowany przez pomiar kontaktowy zostanie zanieczyszczony, gdy zostanie użyty w scenach takich jak ciężki osad, a następnie spowoduje duże błędy. W przypadku bezkontaktowych systemów pomiaru odległości wykonanie czujnika ultradźwiękowego jest trudne technicznie i kosztowne; pomiar poziomu cieczy w podczerwieni jest tani i łatwy do wdrożenia, ale ma słabą kierunkowość i niską dokładność; podczas gdy ultradźwiękowy pomiar poziomu cieczy można wykonać bez kontaktu z powierzchnią cieczy, pozwala uniknąć wpływu zanieczyszczenia cieczy i korozji na sprzęt pomiarowy i nie jest narażony na światło, dym, zakłócenia elektromagnetyczne i ma zalety wysokiej rozdzielczości, prostej struktury systemu, wygodnej instalacji i niskiego kosztu.

Metody ultradźwiękowego pomiaru odległości obejmują głównie metodę detekcji fazy, metodę detekcji amplitudy fali akustycznej i metodę detekcji czasu przejścia. Chociaż metoda detekcji fazy charakteryzuje się dużą dokładnością, zakres pomiarowy jest ograniczony, dlatego jest rzadziej stosowana; metoda wykrywania amplitudy fali akustycznej ma niską dokładność i łatwo ulega wpływowi fal odbitych; podczas gdy metoda czasu przejścia znajduje się pomiędzy dwiema pierwszymi metodami, z większą dokładnością i pomiarem, ma szeroki zakres i jest szeroko stosowana.

W zastosowaniach praktycznych konstrukcja systemu pomiaru odległości ma duży wpływ na dokładność pomiaru. Dlatego coraz większą uwagę przyciąga analiza zasady działania i procesu pomiaru odległości ultradźwiękowej, doskonalenie metod i metod wyznaczania odległości oraz poprawa dokładności pomiaru odległości ultradźwiękowej. W zależności od specyficznego środowiska systemu pomiaru odległości, metoda poprawy dokładności jest nieco inna. W artykule skupiono się na ograniczeniu wpływu środowiska zewnętrznego, wybór ultradźwiękowego miernika poziomu łączy się z realizacją konkretnego systemu, aby poprawić dokładność ultradźwiękowego pomiaru poziomu.