[发明专利]一种精确温度补偿超声波液位检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种精确温度补偿超声波液位检测方法及系统，精确温度补偿超声波液位检测方法包括产生PWM激励波，向被测液体发射一束超声波，接收被测液体反射回来的超声波，记录发射接收时间，计算传播时间；通过测量脉冲的信号强度，调节电路增益，得到宽度时间t_v和超声波平均传输时间获取重复测量x次超声换能器处和被测液体的温度值，计算得到第一温度平均值对应的第一声速值v_cl、第二温度平均值和对应的第二声速值v_cr；基于温漂补偿因子δ₀和声速差Δv建立温度补偿公式；基于未进行温度补偿的被测液面测量距离l和温度补偿距离l'计算得到目标液位测量距离l_总。实现在室外复杂环境时，精确温度补偿的目的，保证液位计的测量精度。

技术领域

本发明涉及液位检测技术领域，尤其涉及一种精确温度补偿超声波液位检测方法及系统。

背景技术

超声波液位计是一种特点鲜明的液位计，它具有不接触被测液体，安装维护方便的优点，但是也容易受到环境的影响，比如空气的温度变化，将会导致超声波在空气中传播速度发生改变，最终导致测量数据产生波动；温漂导致的数据波动，是影响超声波液位计精度的一个重要原因，当前超声波液位计主要通过在液位计探头端安装测温模块，通过测量探头处空气温度进行温度补偿，这种方法在环境稳定的场景中，能够起到一定的温度补偿作用，比如窨井和密闭容器中；当液位计安装在室外时，由于环境比较复杂，同时随着高度不同，空气也存在温度分层的问题，因此这种温度补偿效果的往往不理想，在测量时仍然会出现比较明显的温漂现象，影响测量精度。因此急需提出一种更加精确的温度补偿方案，使其在应对室外等复杂环境时，也能保证液位计的测量精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精确温度补偿超声波液位检测方法及系统，在室外复杂环境中，能够精确温度补偿，保证液位计的测量精度。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种精确温度补偿超声波液位检测方法，包括：

输出控制信号，产生一束和超声波换能器频率相匹配的PWM激励波，并进行放大处理；

输出激励信号，向被测液体发射一束超声波，接收被测液体反射回来的超声波，产生振荡信号，并记录超声波发射时间t₁和超声波接收时间t₂，计算超声波传播时间Δt，产生回波信号，其中Δt＝t₂-t₁；

接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号强度满足门限要求，得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v和超声波平均传输时间

获取重复测量x次超声换能器处的空气温度值，计算得到第一温度平均值和对应的第一声速值v_cl；

获取重复测量x次被测液体的表面温度值，计算得到第二温度平均值和对应的第二声速值v_cr；

基于温漂补偿因子δ₀和声速差Δv建立温度补偿公式；

基于未进行温度补偿的被测液面测量距离l和温度补偿距离l'计算得到目标液位测量距离l_总。

在一实施方式中，接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号强度满足门限要求，得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v和超声波平均传输时间具体步骤包括：

对回波信号电压与电路基准门限电压v'进行比较，记录信号超过门限的时间t_i和小于门限的时间t_j，计算得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v，其中t_v＝t_j-t_j。