测量前需进行摹准零位校验,将A、B两点都接通大气,此时因A、B两压力相等,连通器两管中的液柱等高,测量出此时超声波换能器发射面到液面之间的高度h0,该高度为基准高度(也称为零点高度)。测量时,将B点接通大气(测量表压),被测压力由A点引入,因A、B两管存在压差,则两液柱形成高度差2△h,设两玻璃管中的液体是纯净水,那么用mmH2O(1 mmH2O=9.806 65 Pa)来表示压力,被测压差为:

只要精确测量出h0和h1,就可准确测量出压力。由式(1)可知,该压力与超声波换能器的安装位置无关。

超声波微压测量仪的工作原理和如何实现应用设计

利用超声波测量水柱高度,超声波由换能器发射,遇到液面后反射,反射波再返回换能器,由换能器产生电脉冲,只要精确测量超声波由换能器发射到反射波回到换能器这期间的时间△t即可。如采用24 MHz高频脉冲作为时间测量单位,设△t时间内共得到脉冲数为n,则:

设超声波通过2h0路程需要时间为△t0,共记录n0个脉冲;经过2h1长的路程需时间为△t1,共记录n1个脉冲,超声波在水中的传输速度为ν,则被测量压力为:

环境温度为25℃时,超声波在水中的传输速度约为1 483 H1/s,根据理论计算,该微压计的对水柱高度测量的分辨率为: