超声波液位测量技术的文献综述3500字【（论文）】

PAGE7咸宁学院本科毕业论文（设计）：文献综述PAGE1超声波液位测量技术研究文献综述目录TOC\o"1-2"\h\u6244一、前言 120886二、主体 1136031.液位测量技术的现状 1232332.液位测量方法的分类 2163923.超声波液位计的发展 330976总结 44640参考文献 4一、前言在日常生产生活中，常遇到液位测量及控制问题。比如在一些工业生产自动化系统中对容器中物料位或者液位的测量，又特别是极其恶劣的环境下的测量，比如对具有腐蚀性的液体液位的测量，传统的采用差位分布电极的电极法，通过电脉冲去检测液位高度，电极长期处于这种环境中，极易被电解、腐蚀，从而很容易在短时间内就失去灵敏性。显然，在这种检测环境对测试设备的抗腐蚀性要求较高。因此传统的液位测量设备已不能满足现代工业生产的需要。超声波液位检测系统是一种新兴的液位测量系统，它利用了超声波传感技术的原理，采取一种非接触检测方法，能够实现对工业生产自动化系统中液位、物料位等进行检测。此外，超声波具有很好的束射性和方向性，一般也不会对人体造成伤害。基于超声波的检测控制系统具有实施方便、迅速，测量精度高，易于实时控制，所以有非常广阔的应用领域。随着人们生活需求和工业标准的提高，液位检测技术愈来愈受到社会的重视，检测的精度以及实时性要求也愈来愈高，另外还要求检测系统对被检测对象具有自动控制功能。可以说，在现在以及今后的很长一段时间里，液位的检测及控制系统的研究也将依然是一个重要的课题。本文以液位测量系统作为研究对象，浏览和参考了很多类似文献资料，现综述如下。二、主体1.液位测量技术的现状液位测量技术在工业中的应用由来己久，应用的范围也很广泛，但一直Ｗ来，化液位测量应用领域，真正实用、安全、可靠、智能化的液位测量产品却比较少。主要因为创新技术投入较少，相关研发资金投入不足，但随着当今电子技术飞速发展，液位测量技术己经发生了翻天覆地的变化，众多高校、企业、科研院所投入大量资金研发新型液位测量装置，使得传统的机械式、机电式、光电式等液位测量技术改头换面，在未来的工业测量中显现出巨大的发展潜力。工业中常见的液位测量主要分为接触式液位测量和非接触式的液位测畳两大类，其中包括超声波测量法、雷达测量法、浮体式测量法、磁致伸缩测量法等，由于无损检测的快速发展和测量技术的不断创新，其中的超声波液位测量法是这里面发展最快的液位测量方法，具有非接触、测试方法灵活等优点。随着嵌入式系统的快速发展，智能化、島精度的超声波液位测量仪器开始涌现而出，活跃在液位测量领域。由于在液位测量方面国外研究的较早，技术较成熟，目前成熟的国外产品可Ｗ对非常微弱的信号进行处理，可以识别多重回波，除此之外，对于无线的传输和无人的监控操作也很成熟，例如；E+H公司生产的ProsonicFMU90/95系列超声波液位测量装置，具有误差小，抗干扰，量程大等优点，最大量程为60m；荷兰的Enraf公司研制的的ATG854Ａ伺服液位测量精度为±1mm；西口子公司研制的7ML5221超声波液位测量仪，测量精度高达0.08%FS，最大测量量程15m；Magmetrol公司研制的超声波液位计Echtel-F，其区别于传统的单量程检测，不仅具有多个量程检测的能力还有超增益的功能，通过增加检波能力的相关软件算法，测量精度得到很大提高。反观国内，我国主要因为研究起步较晩，所以与国外的液位测量技术相比，国内测量技术和产品仍存在较大差距，主要表现在智能测量时精度低、稳定性不好Ｗ及外围辅助功能较差等多方面差距。一开始我国液位测量产品的发展主要靠引进国外现有产品消化吸收后自己仿造，没有自己的知识产权，技术较落后，产品也比较粗髓，寿命较短，但随着国家经济的发展，科研资金的投入，各大企业和科研院校相继研制出实用可靠的液位测量产品，国内液位测量装置的精度比较低，一般只有±2mm，盲区最小为30mm左右，且系统通讯方式较为单一。2.液位测量方法的分类当前，目前有各类的液体液位测量方法，这些测量方法各有优点和弊端。以下针对各类当今常见液位测量的方法简单作出说明：（1）磁致伸缩测量法主要测量储罐内的油水和油气的两个分界面，磁致伸缩仪器通常有二个浮子，二个浮子的密度不一样，其中一个小于罐体内灿的密度，另外一个大于罐体内油的密度但小于水的密度，浮子会随着液面上下移动，分别检测二个不同的界面，即油水和油气界面，二个浮子里面都有一个磁铁，仪器的顶部会产生一个检测脉冲，沿着导波管由上向下传播，当电流磁场与浮子里的磁体产生的磁场相遇时会产生一个反馈的脉冲，知道二个脉冲之间的时间差即可确定浮子的位置，从而可知液位高度。（2）音叉液位测量法音叉液位测量法也是一种比较常用的方法，将音叉安放在安置点让其震动，当液位升到安置点时，音叉的频率和震动幅度发生变化，因为其独特的测量方法，工业中常可用作警戒开关。（3）伺服液位计法它和浮子液位测量的原理相似，其测頃原理是检测浮子浮力变化，浮子的重量由其他传感器来测量，常见的比如力传感器等。（4）差压式测量法Ｗ。主要利用液体的压强原理，检测巧关的压强差，通过相关的压强差对应其液位的島度，这种液位计常用来检测不规则容器内的液面边界测量。（5）电容式测量法电容型的液位传感器，可看做是一个受液位影响的电容器，电容器作为探测电路的一部分，其自身可以充放电，其同轴的两个金属筒相当于电容器的两个金属板。因为液位的变化将影响传感器本身的电容器参数变化，从而间接转变了电容量的变化，此方法灵敏度较好，精度较离。（6）雷达液位计法雷达发射脉冲信号，当信号碰到液体表面时反射回来，被雷达接收器接收，并将电磁信号转化为液位信号。雷达测量液位的优点是精度高，但是受外界环境影响较大，当被测环境处于震荡时，测量误差就会变大，并且稳定性也会受很大影响，因此，雷达法不适合工作在严苛的工作环境。（7）超声波液位测量法主要利用超声波脉冲法，首先由超声波传感器发射脉冲，当脉冲遇到液体和空气的分界面时脉冲返回，返回的微弱脉冲被超声波传感器接收，通过接收电路将信号放大、滤波、末级整形后触发控制器的定时器汁时，最终得到测量的渡越时间，利用相关公式可求得液位的高度，该方法测试灵活，用途广泛。3.超声波液位计的发展目前在超声波液位计的国际市场上，美国、日本、加拿大等国公司的产品占有的比重很大。这些公司的超声波液位计广泛的应用在石油化工、污水处理等行业，这些先进的仪表已大量的进入我国液位测量领域。而我国由于历史原因等影响，在液位测量方面的技术相对落后，资金投入不协调、相关领域人才青黄不接、研制开发生产不够系统等问题使得我国液位测量技术与方法发展迟缓，远远落后于其他发达国家。与国外同类产品相比，我国研发的液位测量仪表在自动化程度、精度可靠性、功能方面都有较大差距。但是，由于国际上液位测量技术的不断改革推进，使得我国进入该领域的起点也较高，同时，随着我国经济水平的迅猛发展，国家在该领域的需求和经济投入也逐步加大，液位测量技术得到了全面的发展和更新。总结随着最近国内外无损检测技术的发展，智能化离精度的超声波液位测量方法作为非接触液位测量的典型代表，已经越来越多的出现在了液位测量领域，这种测量方法不与被测液体直接接触，不破坏封闭罐体的整体结构，可Ｗ在复杂条件下测量具有酸碱性的液体，随着大量新技术和方法的投入运用，相信超声波液位测量技术会成为未来液位测量的主要发展的趋势么一。近几年我国的液位测量技术得到了非常快速的发展。但国内的超声波液位测量产品在性能指标以及功能上参差不齐，发展方式主要是引进仿制国外产品，山寨程度高，可靠性普遍较差，生产公司规模小，企业技术力量及装备薄弱。总之，我国在该领域的发展有一定程度的进步，但同国外相比仍有很大差距。参考文献PraherB,SteinbichlerG.Ultrasound-basedmeasurementofliquid-layerthickness:Anoveltime-domainapproach[J].MechanicalSystems&SignalProcessing,2017,82:166-177.DilEA,GhaediM,AsfaramA.Theperformanceofnanorodsmaterialasadsorbentforremovalofazodyesandheavymetalions:Applicationofultrasoundwave,optimizationandmodeling.[J].UltrasonicsSonochemistry,2017,34:792-802.PraherB,SteinbichlerG.Ultrasound-basedmeasurementofliquid-layerthickness:Anoveltime-domainapproach[J].MechanicalSystems&SignalProcessing,2017,82:166-177.AminN,BorschbachM.QualityofobstacledistancemeasurementusingUltrasonicsensorandprecisionoftwoComputerVision-basedobstacledetectionapproaches[C].InternationalConferenceonSmartSensors&Systems,2017,6(45):1127-1137.HeHuijuan.MobileRobotObstacleDetectionandLocalizationResearchBasedonMulti-sensors[D].ThesisforMasterDegreeofAnhuiUniversityofEngineering,2010,6:26-28.胡向东，刘京诚，余成波等．传感器与检测技术[M]．北京：机械工业出版社，2009．郭天祥．51单片机C语言教程[M]．北京：电子工业出版社，2009．李群芳，张士军，黄建．单片微型计算机与接口技术[M]．北京：电子工业出版社，2010．沈精虎．电路设计与制版Protel99入门与提高[M]．人民邮电出版社，2004．范风强，兰婵丽．单片机语言C51应用实战集锦[M]．电子工业出版社，2001．向敏，程安宇，罗志勇等．微控制器原理及应用[M]．北京：人民邮电出版社，2012．4．杨建华,翟青,梁晓章.具有语音播报功能的超声波液位测量系