系统误差

   系统误差主要由系统时延产生,系统延时的主要来源有硬件电路延时、单片机的中断响应延时、探头响应延时等。由于超声液位计工作于脉冲发射状态,单片机每次发出发射命令后,发射功放电路要经过一

  个能量蓄积的过程才能达到发射状态,同时探头内的压电陶瓷也有一个起振过程,要达到40kHz的振动频率也需要一定时间。而计时却是从发射命令发出开始的,因此这个系统时延必须要予以考虑,并在软件上进行补偿。另外,超声波测量液位时,液位距离都是从探头前端表面到液面,实际上压电陶瓷声学中心并不是在其表面上。因此,从探头表面到声学中心点的距离,也会引起系统误差,这个误差可以和时延误差归为一类,并一同修正。

  对于同一个型号或批次的液位计,由于所用的元件、材料、工艺等都一样,其系统时延也相差无几,并且是一个比较固定的值。因此,可以通过对固定距离测量的方式,标定并修正系统时延。设S1S2为两个已知的固定距离,t1t2为在这两个距离进行标定时测得的时间,其中含有相同的系统时延,t即声波往返于两个距离时所用的实际时间分别为:t1-tt2-t。则有

  S1=v(t1-t)(5)

  S2=v(t2-t)(6)

  由式(5)和式(6)可得

  t=S2t1-S1t2(7)

  S2-S1

  将实测的S1S2t1t2代入式(7),求得,t再将系统软件中的测量结果用t修正,则可以消除系统延时误差。

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