提高超聲波傳播時(shí)間測量精度是提高超聲波液位計(jì)測量精度的關(guān)鍵。但要想顯著提高超聲波的測時(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(jí)，則測量時(shí)間誤差應(yīng)在微秒范圍內(nèi)；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(nèi)，所以此時(shí)的時(shí)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(shí)分辨率要在0.000000001以上，所以，一般測時(shí)方法很難達(dá)到。

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總結(jié)歸納了現(xiàn)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(chǔ)上，根據(jù)液位計(jì)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(shí)方法；2、專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：

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1、基礎(chǔ)性研究

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研究了超聲波液位計(jì)的測量原理，通過對測量原理的研究，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。

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2、分析了多種現(xiàn)存的超聲傳播測時(shí)方法

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研究了門限脈沖法、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。

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3、直接測相間接測時(shí)方案

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在傳統(tǒng)測時(shí)方法的基礎(chǔ)上，提出了一種可提高超聲波液位計(jì)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。總結(jié)出了這種測時(shí)方法的原理，并根據(jù)該種測時(shí)方法對相位檢測精度要求較高的特點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)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。

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4、實(shí)現(xiàn)電路的設(shè)計(jì)

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設(shè)計(jì)出了利用頻差-相差-時(shí)差法實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)中的核心部分一相位差的測量利用芯片實(shí)現(xiàn)。將一個(gè)復(fù)雜的電路集成到一個(gè)數(shù)字芯片中，提高了測量精度，簡化了設(shè)計(jì)電路，減小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)可靠性。

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5、線性調(diào)頻技術(shù)的應(yīng)用

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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(shí)間測量中的完整方案，設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)該方案的系統(tǒng)框圖，詳細(xì)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(tǒng)分析。