?

????提高超聲波傳播時(shí)間測量精度是提高超聲波液位計測量精度的關(guān)鍵。但要想顯著(zhù)提高超聲波的測時(shí)精度并不容易：由于超聲波在液體介質(zhì)中的傳播的速度一般在1500m／S左右，在進(jìn)行液位測量時(shí)，若要精確到毫米級，則測量時(shí)間誤差應在微秒范圍內；在進(jìn)行流量測量時(shí)，在實(shí)測的管道中，流體的流速一般在0~20m／s范圍內，所以此時(shí)的時(shí)間差通常在數納秒至微秒之間，若要求測量精度在1％以?xún)?，則測時(shí)分辨率要在0.000000001以上，所以，一般測時(shí)方法很難達到。

?

　　總結歸納了現存的多種測超聲波傳播時(shí)間的方法，分析了各測時(shí)方法在提高測時(shí)精度方面存在的缺陷，并在此研究的基礎上，根據液位計對測時(shí)精度的要求不同提出了兩種不同的時(shí)間測量方法：1、線(xiàn)性調頻技術(shù)與超聲技術(shù)相結合的用于液位測量的測時(shí)方法；2、專(zhuān)用于流量測量的頻差-相差-時(shí)差測時(shí)方法。具體研究方法如下：

?

　　1、基礎性研究

?

　　研究了超聲波液位計的測量原理，通過(guò)對測量原理的研究，更加突出了提高測時(shí)精度對提高整個(gè)測量精度的重要性。

?

　　2、分析了多種現存的超聲傳播測時(shí)方法

?

　　研究了門(mén)限脈沖法、三傳感器法和時(shí)差-相差-頻差-時(shí)差測時(shí)方法的測時(shí)原理。通過(guò)對各種測時(shí)方法的分析比較，找出了各測時(shí)方法在提高測時(shí)精度方面存在的不足與缺陷。

?

　　3、直接測相間接測時(shí)方案

?

　　在傳統測時(shí)方法的基礎上，提出了一種可提高超聲波液位計中傳播時(shí)間測量精度的時(shí)間測量方法，即頻差一相差一時(shí)差法?？偨Y出了這種測時(shí)方法的原理，并根據該種測時(shí)方法對相位檢測精度要求較高的特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗對兩種高精度測相方案進(jìn)行了比較，確定使用其中一種切實(shí)可行的測相方案。

?

　　4、實(shí)現電路的設計

?

　　設計出了利用頻差-相差-時(shí)差法實(shí)現對超聲波傳播時(shí)間測量的完整測時(shí)方案。提出將整個(gè)設計中的核心部分一相位差的測量利用芯片實(shí)現。將一個(gè)復雜的電路集成到一個(gè)數字芯片中，提高了測量精度，簡(jiǎn)化了設計電路，減小了系統的體積，提高了系統可靠性。

?

　　5、線(xiàn)性調頻技術(shù)的應用

?

　　針對液位測量，提出將線(xiàn)性調頻技術(shù)應用到超聲傳播時(shí)間測量中的完整方案，設計了實(shí)現該方案的系統框圖，詳細分析了各組成部分的工作原理。最后，對該種方案的測時(shí)精度以及影響測時(shí)精度的主要因素作了系統分析。