2）放射式测量法是利用放射性同位素的一些特性来进行测量的。当放射性同位素的射线射入一定厚度的介质时，只有一部分粒子能穿透过去，大部分射线由于粒子的碰撞和克服阻力，粒子的动能消耗而留在介质中，即被介质吸收。穿透的射线强度随介质厚度的增加而减弱，变化规律为I= ，式中 为入射到吸收体的辐射通量的强度，I为穿过厚度为h的吸收层后的辐射通量， 是吸收层的吸收系数，只要测出穿过介质的射线强度I，即可求的料位H。这种测量方法适用于高温高压等恶劣环境，但是相关测量系统较为复杂，成本高，维护需按照相关规定。

3）电容式测量法是通过测试物料所处两电极间的电容来测量料位的，料位高度变化以后，电容值也会发生变化。将电容式测量系统的传感器的电极置于被测介质中，当料位变化时，传感器的电容量发生相应的变化。传感器内部的前置测量线路将此电容值转换成相应的电流信号，最后进行放大显示。这种测量方法有很好的稳定性，抗干扰能力强，但由于煤粉密度湿度等变化对电容量有影响，从而会导致测量精度的降低。

4）超声波测量法的测量原理与回声测距原理相同，测量系统一般由探测器，控制器和显示器等部分组成。探测器安装在粉仓顶部适当位置，不断发射固定频率的超声波，经被测物料表面反射，回波由探测器接收。通过记录回波往返时间即可获得距离信息，从而可知粉仓粉位。这种测量方法属于非接触式测量，准确度较高，惯性也小，测量连续，线性，可靠性高，具有较高的实用价值。

总体来说，对于煤粉仓料位测量，超声波测量方法具有较大优势，可以保证装置经济可靠的同时保证测量的准确度。

·1.5  本文的主要工作

本文主要以煤粉仓料位测量为背景，具体研究超声波测距原理并进行测距装置软硬件的设计，使得设计装置系统可以具有较好的灵活性，克服复杂环境的干扰。该设计将提高煤粉仓粉位测量的准确性，稳定性及安全性。具体工作如下：

1）测量原理研究：了解发电的过程及超声波测距的相关原理，详细介绍两类超声波传感器，并完成超声波传感器的选型。

2）硬件电路设计：从方案论证到器件选择等方面完成超声波传感器驱动电路，超声波接收电路的设计，并选择合理芯片完成控制电路的设计，同时主电路进行仿真验证。

3）软件部分设计：在选择好控制芯片的基础上，完成控制芯片内部程序的编写，实现芯片的控制功能。

4）制作样机：焊接电路板，完成硬件制作，之后对软硬件进行调试，达到相应功能要求，完成测距实验。

·2  超声波测量方法的研究源]自=优尔-·论~文"网·www.youerw.com/

本章主要进行超声波测距方法和超声波传感器特性的研究，通过对两种常用的不同型号传感器的详细介绍，完成超声波传感器的选型，并在此基础上设计出超声波测距装置的总体框架。

·2.1  超声波测距的基本方法

超声波测距有三种基本方法，相位检测法，声波幅值检测法和渡越时间检测法[7]。各方法原理及特点如下：

1）相位检测法是通过测量返回波与发射波之间相差多少相位来判断距离，如图2.1所示。判断两个信号过零点时刻 与 的时间间隔 ，可以将时间转化为相位差，相位差计算方法为式（2.1），其中 是信号周期。

图2.1 二信号过零法原理图