超聲波液位計回波時間測量

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(cè)時
　　這種測時方法是利用一個雙穩(wěn)電路來計時，即觸發(fā)發(fā)射的脈沖同時觸發(fā)這個雙穩(wěn)，當(dāng)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(fā)雙穩(wěn)，使之翻回。顯然這個雙穩(wěn)脈沖輸出的方波寬度就是要測的回波時間。
　　如果采用數(shù)字顯示，就可以利用一個門電路，使得只在雙穩(wěn)輸出方波這段時間內(nèi)對由脈沖信號發(fā)生器送來的脈沖計數(shù)，用脈沖數(shù)來表示方波延續(xù)的時間，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，把校正信號輸人計時雙穩(wěn)，此時方波寬度將為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，使兩個脈沖間的時間間隔相當(dāng)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(nèi)共有1000個脈沖，假定這時調(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“尺子”即每個脈沖相當(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)生器供給計時雙穩(wěn)，在其輸出方波的時間間隔內(nèi)計數(shù)，假定在方波寬度為t的范圍內(nèi)計時，脈沖數(shù)為2800個，則可直接得到相對應(yīng)的距離即為2800mm，這個輸出數(shù)就是被測液面的高度值。
　　2.回鳴法測時
　　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，這個回波的前沿又接著觸發(fā)探頭發(fā)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(jīng)過的時間就是t。如果液位高度不變，就是一個等間距的發(fā)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(yīng)用1000倍頻，得到一系列脈沖，每個脈沖相當(dāng)于1 mm。在測量段時間(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)法測時原理設(shè)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(fā)出超聲脈沖，發(fā)生脈沖的時間間隔應(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間(波形1)，與此同時，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，使脈沖時間間隔正好等于超聲波在介質(zhì)中往返1mm距離的時間。
　　從超聲波發(fā)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(shù)器，開始計數(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)出一個信號(見波形2的接收波)，通過控制回路關(guān)閉“與”門，切斷計數(shù)器的輸人，計數(shù)停止，這時計數(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，所以計數(shù)器所累計的數(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)出一個信號(波形4)使計數(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行的，此時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距離的時間。校正完畢，可以把開關(guān)切換到測量位置。