超声波液位测量计设计20页PPT
超声波液位测量系统设计
推出：故被测量液体的液位：Ｈ＝Ｈｏ－ｈ－ｄ上式中：Ｈ是被测量液体的液位；Ｈｏ是超声波传感器到容器底部的距离；ｈ是超声波传感器到浮子顶部的距离，通过测量的时间计算其值；ｈｏ是超声波传感器到校准环的距离，可根据最高液面调整校准环的高度；ｄ是浮子顶面到液面的距离。
由此可见，测量时与超声波的速度无关，不存在因温度，湿度，气压影响超声波的速度给系统带来的误差。
该系统要实现其功能和减少系统误差，装置必须满足以下要求：其一，测量管的底部与被测液体连通，便于被测液体进入测量管；其二，浮子的密度必须小于被测液体的密度，且浮子具备抗腐蚀性；其三，校准环和浮子应选有利于超声波反射的材料；其四，测量管采用抗腐蚀性强的不锈钢材料。
超声波液位测量系统设计阳华忠 孙传友 长江大学电信学院 ４３４０２３１ 引言目前，超声波技术发展迅速，不断渗透到各个领域，如在军事、医疗、测绘等方面都有广泛的应用。
液位的测量和控制也是日常生活中一个重要的领域，液位的测量方法有很多。
例如：差压法测量液位，电容法测量液位，温度补偿超声波法测量液位等等。
但采用这些方法会因恶劣的环境和液体密度的变化给测量带来较大的误差，因某些液体具有腐蚀性而腐蚀测量装置。
针对上述问题，本设计提出了基于浮子的参比法，由ＳＰＣＥ０６１Ａ凌阳单片机，ＬＭ１８１２超声波专用集成芯片相结合的方法，解决上述问题。
本系统可靠性高，适用性强，精度高。
２ 参比法液位测量原理参比法其原理是利用超声波换能器发出的超声波脉冲，通过气介质传播，在密度变化较大的界面处形成反射回波传到换能器并将其接收。
若测出超声波从发射到接收的时间，就可以精确地计算出被测液体的液位。
其原理如图１，当超声波发射后，接收超声波的传感器就会依次接收到两束回波信号，一束回波是在校准环处产生的，测量的时间为Ｔｏ。
另一束回波是在浮子处产生的，测量的时间为Ｔ。
浮子随被测液体的液位变化而变化，超声波在浮子以上的气介质中传播。
由于在相同的环境中工作，超声波到校准环和到浮子顶面的速度相等。
手持式超声波液位测试仪的设计
手持式超声波液位测试仪的设计摘要：文章利用超声波测距原理，利用ATmega8单片机设计一种手持式液位测试仪，给出了系统构成和软件流程，并利用DS18B20进行温度补偿修正，该电路具有体积小，携带方便，精度高，易于控制等优点。
关键词：单片机液位测试仪 ATmega80 引言在工业生产中经常需要对液体原料的液位进行测量，特别是面对腐蚀性或高爆性原料时，测试环境比较恶劣。
传统测量方式是采用差位分布电极方式，利用电信号来检测液位，但电极会长期浸没于液体中，容易被腐蚀造成系统失效。
1 超声波测距原理超声波测距是一种非接触式测量方式，主要原理是：发射器定期发射超声波，遇到障碍物产生反射，由接收器接收回波信号，采用单片机进行监控，记录发射与接收的时间差Δt，然后可用以下公式得到准确的液位高度：L1 = L-Δt*C/2其中L是预先输入的罐体高度，C是超声波传播速度。
不过超声波在空气中的传播速度受温度影响较大，与温度的关系大致可用下式来表示：C=331.45+0.61φ（米/秒）φ为当地气温。
2 硬件电路液位测试仪的结构框，主要由控制电路（ATmega8）、键盘电路、显示电路、温度补偿电路、超声波发射驱动电路、发射换能器（T）、超声波接收检测电路和接收换能器(R)组成。
超声波的发射频率有25KHz，40KHz，75KHz等多种，一般说来，频率越高，精度越好，但在空气中衰减较大，频率低的，衰减较慢，但精度较差，综合考虑后决定采用谐振频率为40KHz超声波换能器TCT40-10F1(发射)和TCT40-10S1（接收），该器件工作距离约10m，盲区约30cm。
显示电路采用PCD8544液晶显示器，单片机通过PB口与液晶显示器相连，PD2、PD3、PC0、PC1为键盘接口，用于预置罐体高度数据，PD2控制单片机进入预置模式，PC0，PC1为增减控制，PD3为确认，控制单片机退出预置模式并启动。
PC6为复位电路。
超声波发射驱动电路采用以74HC04为核心的推挽式驱动电路，单片机PC3口输出40KHz的方波一路通过一级反向后加入换能器的一端，另一路通过两级反向后加入换能器的另一端，这样可以提高超声波的发射功率，继而增加最大测量距离。
超声波雷达液位计.ppt
3)、雷达物位计的参数设定及维护
a、参数设定 VEGA物位计的参数设定是通过一个小 的编程器来实现的，该种物位计不适合在 我厂使用,故不作详细介绍。SIEMENS的 雷达液位计参数设定同超声波液位计参数 设定，下面再进行讲解。 b、维护 雷达物位计的日常维护主要是导波棒的 清理。因为长时间的工作，导波棒上会有 物料的粘结
进行检测并将这种变化转换为一个开关信号。
开关量物位计的标定：
可通过短路跳接和拨动开关 来设置物位开关的上限和下限。 一般设为上限有料动作(常开)、 下限空料动作(常闭)。 开关量物位计还要设定反应 时间，要在实际经验中总结。
F、电极 电极物位计就是利用被测介 质的导电性，当达到电极高度 时，输出一个干节点到液位继 电器，再由继电器输出信号达 到工艺控制的目的。
B、超声波物位计
பைடு நூலகம்1)、原理
• 超声波物位测量技术发展已较成熟，应 用面也较广，已成为物位测量的一种重 要解决方案。 • 超声波物位计是利用超声波在气体、液 体或固体中的衰减、穿透能力和声阻抗 不同的性质来测量两种介质的界面。它 是由探头发射超声波并接受回波，变换 器对回波信号进行处理并转换成4～ 20mA信号输出。
大多数经济型的微波物位计都采用5.8GHz或 6.3GHz的微波频率，其辐射角较大(约30o)， 容易在容器壁或内部构件上产生干扰回波。 虽然加大喇叭天线尺寸可稍减少发射角度， 但体积增大，使用不便，而且改善有限。有 的公司采用更高频率的微波物位计，如 Siemens公司的LR400(24GHz)及Vega公司 的Vega Puls40系列(26GHz)。当采用4"喇叭 天线时辐射角约8o，而同样的天线采用 5.8GHz的频率时，则为30o，所以采用高频 时，天线辐射角可减小，即使在狭长容器中 也能较好工作，精确度也可提高。
超声波液位计课件
03/15/2010 任宇飞
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不同气体的声速
℃
m/s
氨气 液氧 氧气 氮气 氦气 氢气 氢气 空气 空气 空气
18 -183
0 0 0 0 0 0 +20 +40
428 178 315 334 971 1286 1286 331.4 344 355
Prosonic S FMU9x/ FDU9x
Prosonic M FMU4x
Prosonic T FMU30
03/15/2010 MTF / Planitzer
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Value
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E+H 超声波物位仪表的特点----针对不同行业的清晰定位
能 性
03/15/2010 任宇飞
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Prosonic M
Prosonic T
? 两线或四线 ? 最大测量距离 20 m
? 两线，连续测量 ? 带HART, PA , FF 通讯协议
? 最大测量距离 8 m ? 免费提供 ToF-Tool 调试软件
? 菜单引导式操作
? 现场显示可观察
回波曲线
Prosonic T FMU30技术数据
03/15/2010 任宇飞
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测量液体最大测量范围 (m/ft)
测量固体最大测量范围 (m/ft)
盲区 (m/ft) 过程温度 (°C/°F) 过程压力 (bar abs./psi) 过程连接 输出
FMU30
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超声波液位测量系统设计
３硬件 原理 电路
本系统的简要硬件 电路如 图 ２ ，发射 和 接 收 硬 件 电 路 采 用 Ｌ １ １ 超 声 波专 用 Ｍ ８２
集 成 芯 片 ，Ｌ １ １ 一 种 既 能 发送 又 能 Ｍ ８ ２是 接 收 超 声 波 的 芯 片 ，采 用 这块 集 成 可以 简
化硬件 电路 ，提高系统的可靠性 。芯片 内 部 包 括 ：脉 冲 调 制 Ｃ 类 振 荡 器 ， 高 增 益 接收 器 ，脉冲 调制检测 器，噪音抑制 器。 当 ８脚为高 电平时 ， Ｍ１ １ 处于发射 Ｌ ８２ 模式 ， １ 第 管脚外接 Ｃ１Ｌ 决定电路的发射 ，１ 或接收的工作频率 ， Ｃ 振荡惜路被切换为 ｕ １
同时有噪声也被检测 ， 可以通过 １ 管脚外 ７ 接的电路进行滤波。当 １ 管脚上的 电压变
得小到不能 触发检测时 ，积分器经延时复
一
转 幕 、 页 １
量管的底部与被测液体连通 ，便于被测液 体进 入测量管 ；其二 ，浮子的密度必 须小 于被 测液 体 的密 度 ，且浮 子具 备抗 腐蚀
波反射的材料 ；其四 ，测量 管采 用抗腐蚀
性强 的不 锈钢 材料 。
ｌ
２参 比法液 位测 量原 理
参 比 法其 原 理 是 利 用 超 声波 换 能 器发 出的超声波脉 冲， 通过气介质传播， 在密度
变化较大的界面处形成反射 回波传到换能 器并 将 其 接 收 。若 测 出 超 声 波 从 发射 到接
超 声波专 用集成 芯片组成 的高精度 液位 测量 系统 。针 对 自校 准装 置… 提 出 了一 些新 的改
故被 测量液 体 的液位 ：
Ｈ＝ＨＯ ｈ － －ｄ
Ｈ ： Ｈｏ一一 Ｔ ］ １ ｏ
【优】超声波液位测量系统最全PPT
图39 超6声. 波将传感智器能应用显模块示终端模块上电，可以看到系统初始化界面，模块上屏 图检3查9各超相声关波幕连传接感显线器路示应，用实接模通块训综合项实目训平，台电按源下，确智认无能误显后用示数字终万端用表模测量块超上声波K传2感按器应键用，模块选的供择电超电压声（+波5V，+12V，-12V ）将是图否 40正所常示液。的液位位检检测测控制系面板统上实的传训感器项与目水位，控制按接下口（KJ15）后用1确0P定彩排选线接择到，超声进波传入感超器应声用模波块液（图位39）检的超声波传感器 接口（P1）测。 系统界面，按下智能显示终端模块上的K1按键，检测容器端进 图将3智9能超显声示波水终传端感，模器块进应上用水的模J块2量用2为0P灰步排进线接值到超，声大波传约感器每应次用模1块c的mJ3，。 此时观察屏上测量的距离 将检智测能 系显统示实，终训端项分模目块，别上按测电下，K量5可后以几确看定次到选系择记统，初录进始入在化超界声表面波，9液模中位块检，上测屏系按幕统显下界示面K实，2训按按项下目智键，能按，显下示检智终能端测显模示容块终上器端的模K端1块按上排键K，2水按检键测，，容选器择端超进声水波，液进位水 量为步进值排，大水约每量次为1cm步，此进时值观察，屏上大测约量的每距离次，1分c别m测量，几此次记时录在观表察9中屏，按上下K测2按量键，距检离测容，器端分排别水，排水量为步进值 ， 传大感约器每 综次 合测1应c用m量，创此新几时实次观训察平记屏台上录测在量距表离，9分中别，测量并几次与记容录在器表9边中，上并刻与容度器边比上较刻度。比较。 注图意39不超7要声.把波填水传滴感写到器模液应块用位电模路块检上。测记录表
按照工作任务设计水并位连高接度与调试电路，要求各部分波形进行测试。 水位波动是否会对（测cm量）结果造成影响？
超声波传感器-及液位检测-共23页PPT资料课件.ppt
相关知识
• 超声波是一种机械波，它方向性好， 穿透力强，遇到杂质或分界面会产生显 著的反射。利用这些物理性质，可把一 些非电量转换成声学参数，通过压电元 件转换电量。超声波传感器就是利用超 声波的特性，将非电量转换为电量的测 量装置。超声波传感器又称为超声波换 能器或超声波探头。
• 超声检测是一种无损检测。在工业中 广泛用于金属构件、混凝土制品、陶瓷 制品的探伤及厚度检测，此外在物位、 野味、流量、流速、防盗报警以及生活 中的其他许多领域，超声波的应用也越 来越广泛。
• 安装测量探头处的容器壁要求能够良好的 传递信号的硬质材料制成。例如：碳钢、不锈 钢、各种硬金属、玻璃钢、硬质塑料、陶瓷、 玻璃、硬橡胶等材料或其复合材料。安装测量 探头处的容器壁若为多层材料，则层间应紧密 接触，无气泡或气体夹层，该处容器壁的内外 表面应平整。例如：硫化硬橡胶层、不锈钢衬 层、钛衬层等。
正比。及声速为 U=λf 式中，λ为超声波 的波长;f为超声波的频率。
2.反射与折射
通过两种不同的介质时，超声波产生反 射和折射现象。但当它由气体传播到液体或 固体中，或由固体、液体传播到气体中时， 由于介质密度相差太大而几乎全部发声反射 。
•
。
• 3.声波的衰减
• 通过同种介质时，超声波随着传播速度的 增加，其强度因介质吸收能量而衰减。
一、超声波传感器的外形结构和特性
• （一）超声波传感器的外形
• （二）超声波传感器的特性
• 特点：
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超声波传感器具有小角度、小盲
区、测量准确、无接触、防水、防腐
蚀、低成本等优点。可应用于液位、
物位检测，可保证在液面有泡沫豁达
的晃动、不易检测到回波的情况下有
稳定的输出。