超声波水位传感器设计论文(13)

2.3 超声波灵敏度

2.2.2 传感器的指向角

超声波探头的指向角是声束半功率点的夹角，是影响液位仪的一个重要技

术参数，它直接影响测量的分辨率。对圆片传感器来说，它的大小与工作波长 ，

圆形传感器半径r有关。指向角 越小，空间分辨越高，则要求传感器半径r越

大。由公式（2.1），可知

(2 ) r ) 1.615 (2.1） 2

选f0=40kHz 时， cf0=8.5mm。当f0选定后，指向角θ近似与传感器

半径成反比。指向角θ愈小，空间分辨率愈高，则要求传感器半径r愈大。鉴

于目前电子市场的压电传感片规格有限，为降低成本，在不降低空间分辨率的

条件下，选用国产现有压电传感器片最大半径 r 6.3mm，其物理意义是 0°时

声压最大，角度逐渐增大时，声压减小。超声传感器的指向角一般为 40°～ 80°，

如图

2.4 所示。

2.4超声波指向角

2.3 超声波液位仪工作原理和盲区

2.3.1 超声波液位仪工作原理

超声波水位传感器的基本工作原理是利用超声波传播时间和传播速度来确

定液面距离。即所谓的脉冲——回波方式[17]。可以计算出探头距液面垂直高度,

S为超声波到液面的垂直距离，液位高度计算公式为（2.2）：

1 h C t （

2.2） 2