[发明专利]一种超声波液位测量方法和超声波液位测量装置

说明书

本申请公开了一种超声波液位测量方法和超声波液位测量装置，该方法包括：向待测液面发射超声波信号作为检测信号，接收经所述待测液面反射回的超声波回波信号，并将所述超声波回波信号转换为电信号，以得到反馈信号，将所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较，获取时间补偿因子Δt，计算测量传播时间，利用时间补偿因子Δt计算补偿时间并对测量传播时间进行补偿，然后计算得到精确的液面距离。本申请公开的一种超声波液位测量方法和基于该方法的超声波液位测量装置在不增加制造成本的情况下，使用简单易实现的装置，提高了超声波液位测量的稳定性和精确度。

技术领域

本发明涉及超声波测距技术领域，具体涉及一种超声波液位测量方法和超声波液位测量装置。

背景技术

目前，在液体液位的测量应用中，由于超声波液位计具有非接触式测量，易维护，寿命长等优点，得到了越来越广泛的应用。超声波液位计通常采用差时法，即通过测量超声波从发送到接收的时间差，乘以超声波的传播速度，得到液面距离，从而计算被测液位值；但是受软硬件条件的影响，超声波传播时间的测量往往存在一定误差，使得超声波液位计的精确度和稳定性一直受到约束。

当前常见的解决方案有两种：一种方案是在超声波液位计下方设置一个已知距离的挡板，通过挡板的回波时间校正测量误差，这种方法在河道、窨井等实际应用中，具有较大的施工难度，很难实现；另一种方案是在超声波液位计上安装两个不同高度的超声波换能器，通过两者已知的距离差，并根据二者的超声波回波时间，校准测量误差，显然这种方法增加了超声波液位计的制造成本，也增加了后期维护难度。

因此，提供一种方便实现、不增加超声波液位计制造成本的超声波液位测量方法及和超声波液位测量装置是本领域亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种超声波液位测量方法及和超声波液位测量装置，解决了现有技术中超声波液位测量中校正测量误差时，施工难度大或者增加制造成本的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种超声波液位测量方法。

该测量方法包括：

向待测液面发射检测信号，其中，所述检测信号为超声波信号，发射所述检测信号的时间为第一时间点；

接收经所述待测液面反射回的超声波回波信号，并将所述超声波回波信号转换为电信号，以得到反馈信号，其中，所述反馈信号为振荡信号；

将所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较；

获取所述反馈信号首次大于所述预定信号强度阈值的时间，以得到第二时间点；

获取所述反馈信号大于所述预定信号强度阈值的持续时间，以得到时间补偿因子Δt；

计算所述第二时间点与所述第一时间点之间的时间差，得到测量传播时间t；

采用以下公式计算所述待测液面的液面距离L：其中，v为所述超声波信号在传输介质中的传播速度，λ为补偿时间，且λ＝f(x)|(x＝Δt)，且f(x)关于x单调递减。

进一步地，在将所述反馈信号与预定信号强度阈值进行比较的步骤之后，所述方法还包括：当所述反馈信号大于所述预定信号强度阈值时，产生一个脉冲信号；其中，获取所述反馈信号首次大于所述预定信号强度阈值的时间，以得到第二时间点的步骤包括：获取首个所述脉冲信号产生的时间，以得到所述第二时间点；获取所述反馈信号大于所述预定信号强度阈值的持续时间，以得到时间补偿因子的步骤包括：获取所述脉冲信号的持续产生时间，以得到所述时间补偿因子。