提高超聲波傳播時間測量精度是提高超聲波液位計測量精度的關(guān)鍵。但要想顯著提高超聲波的測時精度并不容易：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，在進行液位測量時，若要精確到毫米級，則測量時間誤差應(yīng)在微秒范圍內(nèi)；在進行流量測量時，在實測的管道中，流體的流速一般在0~20m／s范圍內(nèi)，所以此時的時間差通常在數(shù)納秒至微秒之間，若要求測量精度在1％以內(nèi)，則測時分辨率要在0.000000001以上，所以，一般測時方法很難達到。

?

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

?

1、基礎(chǔ)性研究

?

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

?

2、分析了多種現(xiàn)存的超聲傳播測時方法

?

研究了門限脈沖法、三傳感器法和時差-相差-頻差-時差測時方法的測時原理。通過對各種測時方法的分析比較，找出了各測時方法在提高測時精度方面存在的不足與缺陷。

?

3、直接測相間接測時方案

?

在傳統(tǒng)測時方法的基礎(chǔ)上，提出了一種可提高超聲波液位計中傳播時間測量精度的時間測量方法，即頻差一相差一時差法。總結(jié)出了這種測時方法的原理，并根據(jù)該種測時方法對相位檢測精度要求較高的特點，通過實驗對兩種高精度測相方案進行了比較，確定使用其中一種切實可行的測相方案。

?

4、實現(xiàn)電路的設(shè)計

?

設(shè)計出了利用頻差-相差-時差法實現(xiàn)對超聲波傳播時間測量的完整測時方案。提出將整個設(shè)計中的核心部分一相位差的測量利用芯片實現(xiàn)。將一個復(fù)雜的電路集成到一個數(shù)字芯片中，提高了測量精度，簡化了設(shè)計電路，減小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)可靠性。

?

5、線性調(diào)頻技術(shù)的應(yīng)用

?

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