CN111351551B - 一种精确温度补偿超声波液位检测方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精确温度补偿超声波液位检测方法及***，精确温度补偿超声波液位检测方法包括产生PWM激励波，向被测液体发射一束超声波，接收被测液体反射回来的超声波，记录发射接收时间，计算传播时间；通过测量脉冲的信号强度，调节电路增益，得到宽度时间t_v和超声波平均传输时间

获取重复测量x次超声换能器处和被测液体的温度值，计算得到第一温度平均值

对应的第一声速值v_cl、第二温度平均值

和对应的第二声速值v_cr；基于温漂补偿因子δ₀和声速差Δv建立温度补偿公式；基于未进行温度补偿的被测液面测量距离l和温度补偿距离l'计算得到目标液位测量距离l_总。实现在室外复杂环境时，精确温度补偿的目的，保证液位计的测量精度。

Description

一种精确温度补偿超声波液位检测方法及***

技术领域

本发明涉及液位检测技术领域，尤其涉及一种精确温度补偿超声波液位检测方法及***。

背景技术

超声波液位计是一种特点鲜明的液位计，它具有不接触被测液体，安装维护方便的优点，但是也容易受到环境的影响，比如空气的温度变化，将会导致超声波在空气中传播速度发生改变，最终导致测量数据产生波动；温漂导致的数据波动，是影响超声波液位计精度的一个重要原因，当前超声波液位计主要通过在液位计探头端安装测温模块，通过测量探头处空气温度进行温度补偿，这种方法在环境稳定的场景中，能够起到一定的温度补偿作用，比如窨井和密闭容器中；当液位计安装在室外时，由于环境比较复杂，同时随着高度不同，空气也存在温度分层的问题，因此这种温度补偿效果的往往不理想，在测量时仍然会出现比较明显的温漂现象，影响测量精度。因此急需提出一种更加精确的温度补偿方案，使其在应对室外等复杂环境时，也能保证液位计的测量精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精确温度补偿超声波液位检测方法及***，在室外复杂环境中，能够精确温度补偿，保证液位计的测量精度。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种精确温度补偿超声波液位检测方法，包括：

输出控制信号，产生一束和超声波换能器频率相匹配的PWM激励波，并进行放大处理；

输出激励信号，向被测液体发射一束超声波，接收被测液体反射回来的超声波，产生振荡信号，并记录超声波发射时间t₁和超声波接收时间t₂，计算超声波传播时间Δt，产生回波信号，其中Δt＝t₂-t₁；

接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号强度满足门限要求，得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v和超声波平均传输时间

获取重复测量x次超声换能器处的空气温度值，计算得到第一温度平均值

和对应的第一声速值v_cl；

获取重复测量x次被测液体的表面温度值，计算得到第二温度平均值

和对应的第二声速值v_cr；

基于温漂补偿因子δ₀和声速差Δv建立温度补偿公式；

基于未进行温度补偿的被测液面测量距离l和温度补偿距离l'计算得到目标液位测量距离l_总。

在一实施方式中，接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号强度满足门限要求，得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v和超声波平均传输时间

具体步骤包括：

对回波信号电压与电路基准门限电压v'进行比较，记录信号超过门限的时间t_i和小于门限的时间t_j，计算得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v，其中t_v＝t_j-t_j。

在一实施方式中，接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号强度满足门限要求，得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v和超声波平均传输时间

具体步骤还包括：

对n个回波信号根据信号强度进行升序排列，选出排列在前的m个数据，分别为t_v1、t_v2……t_vm，保留对应的m个时间数据为Δt₁、Δt₂……Δt_m，其中m＜n；

计算超声波平均传输时间

在一实施方式中，获取重复测量x次超声换能器处的空气温度值，计算得到第一温度平均值

和对应的第一声速值v_cl，具体步骤包括：

获取测量的x次第一温度值计算第一温度平均值

根据温度与声速公式，计算对应的第一声速值v_cl：

其中，v₀为0℃时超声波在空气中的速度，v₀＝331.45m/s。

在一实施方式中，获取重复测量x次被测液体的表面温度值，计算得到第二温度平均值

和对应的第二声速值v_cr，具体步骤包括：

获取测量的x次第二温度值计算第二温度平均值

根据温度与声速公式，计算对应的第二声速值v_rl；

其中，v₀为0℃时超声波在空气中的速度，v₀＝331.45m/s。

在一实施方式中，获取重复测量x次被测液体的表面温度值，计算得到第二温度平均值

和对应的第二声速值v_cr之后，所述方法还包括：

基于第一声速值v_cl和第二声速值v_cr计算声速差Δv，其中Δv＝v_cl-v_cr。

在一实施方式中，基于温漂补偿因子δ₀和声速差Δv建立温度补偿公式，具体步骤包括：

其中，a₀、b₀为环境系数，e为自然常数。

在一实施方式中，基于未进行温度补偿的被测液面测量距离l和温度补偿距离l'计算得到目标液位测量距离l_总，具体步骤包括：

l_总＝l±l'；

第二方面，本发明提供一种精确温度补偿超声波液位检测***，包括：

中央处理模块、信号发生模块、超声波换能模块、信号处理模块、信号比较模块、本地测温模块和红外测温模块，所述中央处理模块、所述信号发生模块、所述超声波换能模块、所述信号处理模块和所述信号比较模块依次连接，所述信号比较模块、所述本地测温模块和所述红外测温模块均与所述中央处理模块连接；其中，

所述中央处理模块，用于在接收到测量液位的命令之后，输出控制信号至所述信号发生模块；

所述信号发生模块，用于接收控制信号产生一束和超声波换能器频率相匹配的PWM激励波，并进行放大处理，输出激励信号至所述超声波换能模块；

所述超声波换能模块，用于接收激励信号，向被测液体发射一束超声波，接收被测液体反射回来的超声波，产生振荡信号；

所述中央处理模块，还用于记录超声波发射时间t₁和超声波接收时间t₂，计算超声波传播时间Δt，产生回波信号，其中Δt＝t₂-t₁；

所述信号处理模块，用于接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号强度满足门限要求；

所述信号比较模块，用于比较得到的脉冲信号与门限电压的大小，并记录脉冲信号超过门限的宽度时间t_v；

所述本地测温模块，用于重复测量x次超声换能器处的空气温度值；

所述红外测温模块，用于重复测量x次被测液体的表面温度值；

所述中央处理模块，还用于计算得到超声波平均传输时间

第一温度平均值

对应的第一声速值v_cl、第二温度平均值

和对应的第二声速值v_r；基于温漂补偿因子δ₀和声速差Δv建立温度补偿公式以及基于未进行温度补偿的被测液面测量距离l和温度补偿距离l'计算得到目标液位测量距离l_总。

在一实施方式中，所述中央处理模块，还用于基于第一声速值v_cl和第二声速值v_cr计算声速差Δv，其中Δv＝v_cl-v_cr。

本发明的一种精确温度补偿超声波液位检测方法及***，通过产生一束和超声波换能器频率相匹配的PWM激励波；向被测液体发射一束超声波，接收被测液体反射回来的超声波，产生振荡信号，并记录超声波发射时间t₁和超声波接收时间t₂，计算超声波传播时间Δt，产生回波信号；接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号强度满足门限要求，得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v和超声波平均传输时间

获取重复测量x次超声换能器处的空气温度值，计算得到第一温度平均值

和对应的第一声速值v_cl；获取重复测量x次被测液体的表面温度值，计算得到第二温度平均值

和对应的第二声速值v_cr；基于温漂补偿因子δ₀和声速差Δv建立温度补偿公式；基于未进行温度补偿的被测液面测量距离l和温度补偿距离l'计算得到目标液位测量距离l_总。实现液位计安装在室外环境时，考虑了随高度不同，空气也存在温度分层的问题，在复杂环境下进行温度补偿，精确温度补偿的目的，保证液位计的测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的精确温度补偿超声波液位检测方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的精确温度补偿超声波液位检测***的结构示意图；

图3是回波信号强度示意图；

图4是声速差与测量误差的关系示意图。

图中：100-精确温度补偿超声波液位检测***、10-中央处理模块、20-信号发生模块、30-超声波换能模块、40-信号处理模块、50-信号比较模块、60-本地测温模块、70-红外测温模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种精确温度补偿超声波液位检测方法的流程示意图。具体的，所述精确温度补偿超声波液位检测方法可以包括以下步骤：

S101、输出控制信号产生一束和超声波换能器频率相匹配的PWM激励波，并进行放大处理；

本发明实施例中，在接收到液位测量命令之后，中央处理器输出控制信号控制高速数模转换器及放大电路产生一束和超声波换能器频率相匹配的PWM激励波，PWM激励波经过放大之后传输给超声波换能器。

S102、输出激励信号，向被测液体发射一束超声波，接收被测液体反射回来的超声波，产生振荡信号，并记录超声波发射时间t₁和超声波接收时间t₂，计算超声波传播时间Δt，产生回波信号；

本发明实施例中，超声波换能器接收激励信号，向被测液体发射一束超声波，接收被测液体反射回来的超声波，产生振荡信号，中央处理器记录超声波发射时间t₁和超声波接收时间t₂，计算超声波传播时间Δt，产生回波信号；其中Δt＝t₂-t₁。

S103、接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号强度满足门限要求，得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v和超声波平均传输时间

本发明实施例中，信号调理放大电路接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号满足信号比较器门限要求，具体为对回波信号电压与电路基准门限电压v'进行比较，当信号强度超过门限时开始计时，当信号强度小于门限时停止计时，记录信号超过门限的时间t_i和小于门限的时间t_j，请参阅图3，图3是回波信号强度示意图，计算得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v，作为本次测量的信号质量值，其中t_v＝t_j-t_j。重复上面测量过程n次，并记录每次的超声波的传播时间和信号质量值，得到n个超声波传输时差，分别为Δt₁、Δt₂……Δt_n，相对应的得到n个信号强度分别为t_v1、t_v2……t_vn。对n个回波信号根据信号强度进行升序排列，选出排列在前的m个数据，分别为t_v1、t_v2……t_vm，保留对应的m个时间数据为Δt₁、Δt₂……Δt_m，作为本次的测量数据，则超声波传播时间测量结束，其中m＜n；计算超声波平均传输时间

S104、获取重复测量x次超声换能器处的空气温度值，计算得到第一温度平均值

和对应的第一声速值v_cl；

本发明实施例中，启动本地温度传感器，对超声波换能器处的空气温度进行测量，本地测量得到的温度记为c_l，重复测量x次，得到x个温度分别为c_l1、c_l2……c_lx，获取测量的x次第一温度值计算第一温度平均值

根据温度与声速公式，计算对应的第一声速值v_cl：

其中，v₀为0℃时超声波在空气中的速度，v₀＝331.45m/s。

S105、获取重复测量x次被测液体的表面温度值，计算得到第二温度平均值

和对应的第二声速值v_cr；

本发明实施例中，启动红外温度传感器，测量被测液面表面空气温度，记为c_r，重复测量x次，得到x个温度分别为c_r1、c_r2……c_rx，获取测量的x次第二温度值计算第二温度平均值

根据温度与声速公式，计算对应的第二声速值v_rl；

其中，v₀为0℃时超声波在空气中的速度，v₀＝331.45m/s。

S106、基于温漂补偿因子δ₀和声速差Δv建立温度补偿公式；

本发明实施例中，基于第一声速值v_cl和第二声速值v_cr计算声速差Δv，其中Δv＝v_cl-v_cr。当Δv＞0时，说明超声波换能器周围温度较高，声速较高，液面周围空气温度较低，声速较低，应当进行负补偿；当Δv＜0时，超声波换能器周围温度较低，液面周围空气温度较高，应当进行正补偿。

其中，a₀、b₀为环境系数，e为自然常数。

具体是对超声波换能器处的空气温度进行测量，本地测量得到的温度记为c₁，在此温度下对应的空气中的声速为s₁；然后测量被测液体或物体的表面温度，记为c₂，在此温度下对应的空气中的声速为s₂；将温差记为Δc＝|c₂-c₁|，超声波速度差为Δv＝|v₂-v₁|。通过实验发现，液位计温差所形成的声速差值与温差产生的液位计测量误差呈指数关系，差值越大温漂越大，图4是声速差与测量误差的关系示意图；如图4所示，因此从此处引入了一种新的温差补偿算法，温漂补偿因子δ的计算公式如下：

δ＝a(e^b·Δv-1)； (1)

其中，e为自然常数，系数a和b与液位计安装环境有关，Δv为温差形成的声速差。则温差补偿的公式如下：

l'＝δ·t_s； (2)

其中，δ为温漂补偿因子，t_s为液位计测量时得到的超声波的传播时间。

最终，液位的计算方式如下，在n次测量结果中，保留信号强度最大的m次数据测量结果，将m次测量结果得到的测量时间求取平均值，得到超声波的平均传播时间为t_s，则根据公式：

距离＝时间*速度

则不进行温度补偿的被测液面的测量距离为：

进行温度补偿后，则最终液位计得到的液位距离为：

这样就完成了一次超声波液位计的液位测量。

S107、基于未进行温度补偿的被测液面测量距离l和温度补偿距离l'计算得到目标液位测量距离l_总。

本发明实施例中，实际液位为l_a，液位计测量得到的超声波传播时间为t_a，不进行温度补偿时得到的液位为l_a'，本地温度为c_la,远程温度为c_ra，则由温漂产生的误差为Δl＝l_a-l_a'；由公式(2)可以得到

同样的，当本地温度为c_lβ，远程温度为c_rβ时，可以得到

两式联立，可以得到当前环境下的系数a₀和b₀。则在本次液位测量中，由a₀、b₀和声速差Δv，根据公式(1)，可以得到本次测量的温度补偿因子δ₀为：

将保留的回波信号质量最大的m个超声波传输时间求平均，得到

则根据距离计算公式，可以得到温度补偿前的液位数据为：

根据公式(2)，得到温度补偿的距离为：

则超声波液位计最终得到的液位测量距离，根据本地温度和红外温度的大小，可以表示为：

这样，超声波液位计一次完整的测量和温度补偿过程完毕，将测量结果l_总输出。

本发明的一种精确温度补偿超声波液位检测方法及***，通过产生一束和超声波换能器频率相匹配的PWM激励波；向被测液体发射一束超声波，接收被测液体反射回来的超声波，产生振荡信号，并记录超声波发射时间t₁和超声波接收时间t₂，计算超声波传播时间Δt，产生回波信号；接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号满足门限要求，得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v和超声波平均传输时间

获取重复测量x次超声换能器处的空气温度值，计算得到第一温度平均值

和对应的第一声速值v_cl；获取重复测量x次被测液体的表面温度值，计算得到第二温度平均值

和对应的第二声速值v_cr；基于温漂补偿因子δ₀和声速差Δv建立温度补偿公式；基于未进行温度补偿的被测液面测量距离l和温度补偿距离l'计算得到目标液位测量距离l_总。实现液位计安装在室外环境时，考虑了随高度不同，空气也存在温度分层的问题，在复杂环境下进行温度补偿，精确温度补偿的目的，保证液位计的测量精度。

第二方面，请参阅图2，是本发明实施例提供的一种精确温度补偿超声波液位检测***100的结构示意图。具体的，所述精确温度补偿超声波液位检测***100包括：

中央处理模块10、信号发生模块20、超声波换能模块30、信号处理模块40、信号比较模块50、本地测温模块60和红外测温模块70，所述中央处理模块10、所述信号发生模块20、所述超声波换能模块30、所述信号处理模块40和所述信号比较模块50依次连接，所述信号比较模块50、所述本地测温模块60和所述红外测温模块70均与所述中央处理模块10连接；其中，

所述中央处理模块10为中央处理器，用于在接收到测量液位的命令之后，输出控制信号至所述信号发生模块20；

所述信号发生模块20为高速数模转换器及放大电路，用于接收控制信号产生一束和超声波换能器频率相匹配的PWM激励波，并进行放大处理，输出激励信号至所述超声波换能模块30；

所述超声波换能模块30为超声波换能器，用于接收激励信号，向被测液体发射一束超声波，接收被测液体反射回来的超声波，产生振荡信号；

所述中央处理模块10，还用于记录超声波发射时间t₁和超声波接收时间t₂，计算超声波传播时间Δt，产生回波信号，其中Δt＝t₂-t₁；

所述信号处理模块40为信号调理放大电路，用于接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号满足门限要求；

所述信号比较模块50为信号比较器，用于比较得到脉冲信号与门限电压的大小，并记录脉冲信号超过门限的宽度时间t_v；

所述本地测温模块60为本地温度传感器，用于重复测量x次超声换能器处的空气温度值；

所述红外测温模块70为红外温度传感器，用于重复测量x次被测液体的表面温度值；

所述中央处理模块10，还用于计算得到超声波平均传输时间

第一温度平均值

对应的第一声速值v_cl、第二温度平均值

和对应的第二声速值v_r；基于温漂补偿因子δ₀和声速差Δv建立温度补偿公式以及基于未进行温度补偿的被测液面测量距离l和温度补偿距离l'计算得到目标液位测量距离l_总。

所述中央处理模块10，还用于基于第一声速值v_cl和第二声速值v_cr计算声速差Δv，其中Δv＝v_cl-v_cr。

本发明实施例的具体实施方式内容请参阅第一方面的所述精确温度补偿超声波液位检测方法的具体实施内容，此处不再赘述。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种精确温度补偿超声波液位检测方法，其特征在于，包括：

输出控制信号产生一束和超声波换能器频率相匹配的PWM激励波，并进行放大处理；

输出激励信号，向被测液体发射一束超声波，接收被测液体反射回来的超声波，产生振荡信号，并记录超声波发射时间t₁和超声波接收时间t₂，计算超声波传播时间Δt，产生回波信号，其中Δt＝t₂-t₁；

接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号强度满足门限要求，得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v和超声波平均传输时间

获取重复测量x次超声换能器处的空气温度值，计算得到第一温度平均值

和对应的第一声速值v_cl；

获取重复测量x次被测液体的表面温度值，计算得到第二温度平均值

和对应的第二声速值v_cr；

基于温漂补偿因子δ和声速差Δv建立温度补偿公式；

基于未进行温度补偿的被测液面测量距离l和温度补偿距离l'计算得到目标液位测量距离l_总；

其中，基于第一声速值v_cl和第二声速值v_cr计算声速差Δv，其中Δv＝v_cl-v_cr；当Δv＞0时，说明超声波换能器周围温度较高，声速较高，液面周围空气温度较低，声速较低，应当进行负补偿；当Δv<0时，超声波换能器周围温度较低，液面周围空气温度较高，应当进行正补偿；δ＝a(e^b·Δv-1)；其中，a、b为环境系数，e为自然常数；

具体是对超声波换能器处的空气温度进行测量，本地测量得到的温度记为c₁，在此温度下对应的空气中的声速为s₁；然后测量被测液体或物体的表面温度，记为c₂，在此温度下对应的空气中的声速为s₂；将温差记为Δc＝|c₂-c₁|，超声波速度差为Δv＝|v₂-v₁|；通过实验发现，液位计温差所形成的声速差值与温差产生的液位计测量误差呈指数关系，差值越大温漂越大，因此从此处引入了一种新的温差补偿算法，温漂补偿因子δ的计算公式如下：

δ＝a(e^b·Δv-1)； (1)

其中，e为自然常数，系数a和b与液位计安装环境有关，Δv为温差形成的声速差，则温差补偿的公式如下：

l'＝δ·t_s； (2)

其中，δ为温漂补偿因子，t_s为液位计测量时得到的超声波的传播时间。

2.如权利要求1所述的精确温度补偿超声波液位检测方法，其特征在于，接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号强度满足门限要求，得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v和超声波平均传输时间

具体步骤包括：

对回波信号电压与电路基准门限电压v'进行比较，记录信号超过门限的时间t_i和小于门限的时间t_j，计算得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v，其中t_v＝t_j-t_j。

3.如权利要求2所述的精确温度补偿超声波液位检测方法，其特征在于，接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号强度满足门限要求，得到脉冲信号超过门限的宽度时间t_v和超声波平均传输时间

具体步骤还包括：

对n个回波信号根据信号强度进行升序排列，选出排列在前的m个数据，分别为t_v1、t_v2……t_vm，保留对应的m个时间数据为Δt₁、Δt₂……Δt_m，其中m<n；

计算超声波平均传输时间

4.如权利要求3所述的精确温度补偿超声波液位检测方法，其特征在于，获取重复测量x次超声换能器处的空气温度值，计算得到第一温度平均值

和对应的第一声速值v_cl，具体步骤包括：

获取测量的x次第一温度值计算第一温度平均值

根据温度与声速公式，计算对应的第一声速值v_cl：

其中，v₀为0℃时超声波在空气中的速度，v₀＝331.45m/s。

5.如权利要求4所述的精确温度补偿超声波液位检测方法，其特征在于，获取重复测量x次被测液体的表面温度值，计算得到第二温度平均值

和对应的第二声速值v_cr，具体步骤包括：

获取测量的x次第二温度值计算第二温度平均值

根据温度与声速公式，计算对应的第二声速值v_rl；

其中，v₀为0℃时超声波在空气中的速度，v₀＝331.45m/s。

6.如权利要求5所述的精确温度补偿超声波液位检测方法，其特征在于，获取重复测量x次被测液体的表面温度值，计算得到第二温度平均值

和对应的第二声速值v_cr之后，所述方法还包括：

基于第一声速值v_cl和第二声速值v_cr计算声速差Δv，其中Δv＝v_cl-v_cr。

7.如权利要求6所述的精确温度补偿超声波液位检测方法，其特征在于，基于温漂补偿因子δ和声速差Δv建立温度补偿公式，具体步骤包括：

δ＝a(e^b·Δv-1)；

其中，a、b为环境系数，e为自然常数。

8.如权利要求7所述的精确温度补偿超声波液位检测方法，其特征在于，基于未进行温度补偿的被测液面测量距离l和温度补偿距离l'计算得到目标液位测量距离l_总，具体步骤包括：

l_总＝l±l’；

9.一种精确温度补偿超声波液位检测***，其特征在于，包括：

中央处理模块、信号发生模块、超声波换能模块、信号处理模块、信号比较模块、本地测温模块和红外测温模块，所述中央处理模块、所述信号发生模块、所述超声波换能模块、所述信号处理模块和所述信号比较模块依次连接，所述信号比较模块、所述本地测温模块和所述红外测温模块均与所述中央处理模块连接；其中，

所述中央处理模块，用于在接收到测量液位的命令之后，输出控制信号至所述信号发生模块；

所述信号发生模块，用于接收控制信号产生一束和超声波换能器频率相匹配的PWM激励波，并进行放大处理，输出激励信号至所述超声波换能模块；

所述超声波换能模块，用于接收激励信号，向被测液体发射一束超声波，接收被测液体反射回来的超声波，产生振荡信号；

所述中央处理模块，还用于记录超声波发射时间t₁和超声波接收时间t₂，计算超声波传播时间Δt，产生回波信号，其中Δt＝t₂-t₁；

所述信号处理模块，用于接收回波信号，并通过测量脉冲的信号强度，自动调节电路增益，使脉冲信号满足门限要求；

所述信号比较模块，用于比较得到的脉冲信号与门限电压的大小，并记录脉冲信号超过门限的宽度时间t_v；

所述本地测温模块，用于重复测量x次超声换能器处的空气温度值；

所述红外测温模块，用于重复测量x次被测液体的表面温度值；

所述中央处理模块，还用于计算得到超声波平均传输时间

第一温度平均值

对应的第一声速值v_cl、第二温度平均值

和对应的第二声速值v_r；基于温漂补偿因子δ和声速差Δv建立温度补偿公式以及基于未进行温度补偿的被测液面测量距离l和温度补偿距离l'计算得到目标液位测量距离l_总；

基于第一声速值v_cl和第二声速值v_cr计算声速差Δv，其中Δv＝v_cl-v_cr；当Δv＞0时，说明超声波换能器周围温度较高，声速较高，液面周围空气温度较低，声速较低，应当进行负补偿；当Δv<0时，超声波换能器周围温度较低，液面周围空气温度较高，应当进行正补偿；δ＝a(e^b·Δv-1)；其中，a、b为环境系数，e为自然常数；

具体是对超声波换能器处的空气温度进行测量，本地测量得到的温度记为c₁，在此温度下对应的空气中的声速为s₁；然后测量被测液体或物体的表面温度，记为c₂，在此温度下对应的空气中的声速为s₂；将温差记为Δc＝|c₂-c₁|，超声波速度差为Δv＝|v₂-v₁|；通过实验发现，液位计温差所形成的声速差值与温差产生的液位计测量误差呈指数关系，差值越大温漂越大，因此从此处引入了一种新的温差补偿算法，温漂补偿因子δ的计算公式如下：

δ＝a(e^b·Δv-1)； (1)

其中，e为自然常数，系数a和b与液位计安装环境有关，Δv为温差形成的声速差，则温差补偿的公式如下：

l'＝δ·t_s； (2)

其中，δ为温漂补偿因子，t_s为液位计测量时得到的超声波的传播时间。

10.如权利要求9所述的精确温度补偿超声波液位检测***，其特征在于，

所述中央处理模块，还用于基于第一声速值v_cl和第二声速值v_cr计算声速差Δv，其中Δv＝v_cl-v_cr。

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