原理

超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)靜力水(shui)準儀的(de)基本原理和磁致(zhi)伸縮液位水(shui)準儀一樣，不(bu)同的(de)是(shi)用超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)來(lai)測(ce)量液位的(de)高度(du)。由裝在(zai)儀器底部(bu)的(de)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)探頭發出超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)信號，到達液面被反射回來(lai)，根據(ju)探頭接收到反射回波(bo)(bo)的(de)時間(jian)差(cha)與(yu)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)在(zai)液體中的(de)傳播(bo)速度(du)，可以算(suan)出液面高度(du)。

特(te)點

超聲波靜力(li)水準儀(yi)無機械活動器件，傳感(gan)器不和液(ye)體接觸(chu)，抗電磁干擾能力(li)強(qiang)。液(ye)體中超聲波的速度(du)隨溫(wen)度(du)而變(bian)化(hua)的因素，可以通過溫(wen)度(du)傳感(gan)器做補(bu)償(chang)，相比(bi)磁致伸縮水準儀(yi)，精度(du)較高。當(dang)代的MCU可以測量的時間差(cha)在幾個皮秒，相當于光走過0.1mm距離所用的(de)時(shi)間(jian)。良好(hao)的(de)算法軟件(jian)結(jie)合高質(zhi)量的(de)壓電陶瓷換(huan)能器(qi)，再加上優異的(de)結(jie)構設計(ji)，超(chao)聲波靜力水準儀的(de)精度可達到0.1mm級(ji)別(bie)。

缺(que)點

（1）安裝(zhuang)不便：超聲(sheng)波靜力水準(zhun)(zhun)儀的(de)基本原理和磁致伸縮水準(zhun)(zhun)儀一樣是靠液位測量(liang)實現功能的(de)，因(yin)此體積較(jiao)大(da)，不便于安裝(zhuang)。

（2）量程(cheng)小：超(chao)聲波(bo)靜力(li)水準儀受液體的高度的限制，量程(cheng)一般在100-300mm，現場安裝(zhuang)使用(yong)時需要用(yong)水(shui)準(zhun)儀進行抄(chao)平，把水(shui)準(zhun)儀盡(jin)量安裝(zhuang)在同一(yi)個(ge)水(shui)準(zhun)面上(shang)，以充分利用(yong)量程。

（3）使用要求(qiu)高：液體表面和內部(bu)的(de)氣(qi)泡、懸浮物(wu)、水質等(deng)，均(jun)會改變超聲(sheng)波在液體中的(de)傳(chuan)播速度，導致測量誤差。使用時需要采取保溫隔熱(re)措施，避免太陽照射帶來的(de)液體蒸發(fa)、氣(qi)泡等(deng)帶來的(de)影(ying)響。

（4）受測點傾斜(xie)影(ying)響大(da)(da)：超聲波束在液體中傳播時(shi)，會逐漸擴(kuo)大(da)(da)，不(bu)再是一條理想(xiang)的(de)測距“線”，隨著(zhu)傳播距離的(de)增加，到達液面時(shi)，逐漸擴(kuo)大(da)(da)成為一個“圓面”。

超聲波發散角度滿足以(yi)下公式(shi)：Sine(?) = 1.2 * V/(DF)，其中? 為發散角度，V為液體(ti)中的聲速(su)，D為壓(ya)電換能器直(zhi)徑，F為超(chao)聲波(bo)頻率(lv)。從上述公式中可看出(chu)，當量程較大(da)，液體有傾斜時，發散角(jiao)增(zeng)大(da)，會(hui)影響(xiang)到測距的精(jing)度。

（5）價格較高：高精度的超(chao)聲(sheng)波靜(jing)力(li)水(shui)準儀需(xu)要使用較的MCU、壓電陶(tao)瓷換能器(qi)和罐體結(jie)構件(jian)，結(jie)合溫度傳感器(qi)、傾角傳感器(qi)數據(ju)，用軟件(jian)算(suan)法對測(ce)距數據(ju)進行(xing)補償，所以(yi)成本較高。

超聲波靜力(li)水準儀(yi)屬(shu)于精密的(de)嬌氣的(de)儀(yi)器，對使用(yong)(yong)環境要求(qiu)較高，適合于室內使用(yong)(yong)，如科研(yan)院所、地鐵(tie)、隧(sui)道等(deng)(deng)環境溫度變化較小，液體介質受控的(de)場景使用(yong)(yong)。在戶(hu)外工地等(deng)(deng)項目(mu)中(zhong)也有(you)部分(fen)客戶(hu)在嘗試使用(yong)(yong)，具體使用(yong)(yong)效(xiao)果有(you)待(dai)驗證(zheng)。