隨（suí）著工業自動化程度的（de）提（tí）高，對液位計的（de）測量精度要求越來越高，同時相應（yīng）的液位計檢定裝置的溯源準確性也提出了越來越高的要求。在液位測量中，超聲波液位計的應用（yòng）越來越廣（guǎng）泛，但超聲波液位計的測量（liàng）精度很容易受到（dào）外界環境因素的影（yǐng）響，比如（rú）溫濕度、粉（fěn）塵、被測介質的化學成分（fèn）等。下麵恒升偉業針對超聲波液位計測（cè）量中（zhōng）可能出現的一些誤差進行了分析，並提出了相應的校準方法。

一、參考聲速精度誤差

從距離值S與聲（shēng）速C和傳輸時間T之間的關係公式S=C×T/2可知，超聲波的傳播時間（jiān）是液位計測量的中間（jiān）結果，利用超聲（shēng）波（bō）液位計測量液位（wèi），還需要知道超聲波（bō）在空氣中的傳播（bō）速度，因此對超聲波（bō）傳播速度取（qǔ）值精度將（jiāng）極大（dà）地（dì）影響超聲波液位計的測量（liàng）精（jīng）度。

•溫度補償

一般情（qíng）況下，溫度是影響聲速的主要因素。可通過在超聲（shēng）波液位計上安裝溫度傳感（gǎn）器實時測量溫度，並利（lì）用（yòng）溫度與聲速的關（guān）係，換算出聲速值。

•實時聲速補償

由於受（shòu）測量（liàng）環（huán）境的（de）複雜性和測量方法等因素的影響，無論是利用何種經驗公式和經驗數據對（duì）聲速進行補償，都需要引進新（xīn）的誤差。

如圖所示，在發射探（tàn）頭前端安裝（zhuāng）一個擋板，擋板與探（tàn）頭形成一個距離固定的聲程區間，該結構稱之為聲程架。當探頭發射聲波時，該擋板能將一（yī）部分聲波反射（shè）回探頭。探頭接收到反射波（bō）後（hòu），計（jì）算（suàn）從發射到接收的（de）時間（jiān），並計算出聲速。

二、渡越時間誤（wù）差

聲波是縱向振動（dòng）的彈性（xìng）機械波，它借助傳播介質的分子運動而傳播（bō）。由於傳播（bō）介質的吸收、散射和（hé）聲波的擴散等原因（yīn），導（dǎo）致聲強、聲壓和（hé）聲能減弱，發生聲波衰減。並且超聲波液位（wèi）計的測量需要在被測液麵上形成一次聲波反射，這同樣會引起聲波的（de）衰減。目（mù）前比較簡單的消（xiāo）除渡越時間（jiān）誤（wù）差的方法是增加時間（jiān）控製電路（TGC、，利用TGC電路補償聲波在傳播過程中的衰減，使各種液麵高度情況（kuàng）下，接（jiē）收波的幅（fú）度基本（běn）保持一致，從而盡量減小測量誤差。但是這種方法還是具有較大（dà）局限性。該方法需要預知不同液位高度聲（shēng）波的傳播時間，以及在這段距離內聲波的衰減量，然後將兩者的對應關（guān）係擬製出一條曲線，並設計出符合這一曲線方程的時間增益控製（zhì）電路。

根據前麵的分析，傳播時間和衰減量是較為重要的兩個因素，它們易受現場環境影響，而不能與事先擬製的曲線很好（hǎo）吻合。並且，即使擬合的曲線十分***，也難以設計出與（yǔ）之完全吻合的（de）TGC電路。由此，在補償中新的誤（wù）差引（yǐn）入也就在所難（nán）免了。而要徹（chè）底消除渡越時間誤差，接收電路（lù）的信號變換過程為經過前置預處理的接收信（xìn）號，經過直流檢波後提取出信號的包絡，將包絡進（jìn）行微分處理。通過信（xìn）號的變換過程，無（wú）論接收信號（hào）的幅度如何（hé），其包絡（luò）的峰值肯定處於接收信號的時間中心（xīn）點上，即微分信號的過零處。

三、係統誤差

係統（tǒng）誤差主要由係統時延產生，係統延時的主要（yào）來源有（yǒu）硬件電（diàn）路延時、單片機的中斷響應延時、探頭響應延時等。由（yóu）於超聲（shēng）波（bō）液位計工作於脈衝發射狀態，單片機每次（cì）發（fā）出發射命（mìng）令後，發（fā）射功放電路要經過一個能量蓄積的過程才能達到發射狀態，同時探頭內的壓電陶瓷也有（yǒu）一個起振過程，要達到40kHz的振動頻率也需要一定時間。而計時卻是從（cóng）發射命令發出開始的，因此這個係統時（shí）延必須要予以（yǐ）考慮，並在軟件上進行補償（cháng）。

另（lìng）外，超聲波測量液位時，液（yè）位距離都（dōu）是從探頭前端表麵（miàn）到液麵，實際上壓電陶瓷聲學中心並不是（shì）在其表麵上。因此，從探頭表麵到聲學中心點的距離，也會引起係統誤差，這個誤差可以和時延誤差（chà）歸為一類，並一同（tóng）修正。

對於同一個型號或批次（cì）的超聲波（bō）液位計，由於所用的元件、材料工藝等都一樣，其（qí）係統時延也相差無幾，並且是一個（gè）比較固定的值。因此，可以通過對固定距（jù）離測試的（de）方式，標定並修正係統時延。

以上對超（chāo）聲波液（yè）位計測量中（zhōng）幾種主要誤差進行了分析，並提出了修正方法（fǎ），計為Uson-11係列超聲波液位（wèi）計根據以上修正方法（fǎ）的液位計，在（zài）測量精度上有（yǒu）較大提高，其帶有（yǒu）溫度補償，精度高，適應（yīng）性強；采用特殊（shū）回波處理方式，有效避免虛假回（huí）波；整機防護等級高達IP66/IP67，能夠在不同工業環境中應用。