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油田单井罐液位检测报警系统方案设计一、引言油田作为重要的能源生产基地，其生产设备的安全稳定运行对生产效率和环境保护具有重要意义。
在油田生产中，单井罐的液位监测是非常重要的一项工作。
合理有效地监测单井罐的液位变化，及时掌握罐内油液、水液的变化情况，对于保障油田生产安全和提高生产效率具有重要意义。
设计一套油田单井罐液位检测报警系统方案就显得尤为重要。
二、系统方案设计1. 系统组成该系统主要由液位测量模块、控制模块、报警模块、通信模块和电源模块组成。
液位测量模块通过传感器监测罐内液位情况，将数据传输给控制模块；控制模块根据测量数据进行分析处理，并控制报警模块作出相应的报警反应；报警模块在接收到控制模块发出的报警信号后，通过声光或其他方式发出报警信号；通信模块负责将监测数据通过有线或者无线方式传输至监控中心；电源模块为系统提供稳定的电力供应。
2. 技术方案选择液位测量模块采用微型压力传感器进行液位测量，在罐底部安装，通过测量油液或水液的压力变化，可准确地反映出液位情况；控制模块采用微处理器进行数据处理和控制，可根据设定的阈值进行分析处理，及时发出报警指令；报警模块采用声光报警装置，当液位超出预设范围时，发出声音和闪光报警；通信模块采用无线通信模块，可实现远程监控和数据传输；电源模块采用稳压电源，保证系统的稳定供电。
3. 液位测量模块具体设计（1）传感器选择：选择适用于油田环境的微型压力传感器，能够在恶劣环境下长期稳定工作，具有高精度和高可靠性。
（2）安装方式：传感器安装在单井罐的底部，通过连接管将罐内液位的压力信号传输给控制模块。
（3）防护措施：由于油田环境复杂，传感器需具有防尘、防水、防腐蚀等能力，并且需要有一定的抗震能力。
（1）采集模块：负责接收传感器传来的信号，将其转换成电信号，并进行放大和滤波处理。
（2）数据处理模块：采用单片机进行数据处理和存储，根据预设的液位范围进行判断，当液位超出设定范围时，及时发出警报信号。
基于光纤传感技术的液位监测系统设计随着工业自动化的发展，液位监测技术已经成为了许多工业过程的重要组成部分。
在油气、化工、医药、食品等行业，液位监测不仅关乎生产的稳定性和安全性，同时也涉及到了环境保护和资源节约的问题。
而光纤传感技术则因为其高灵敏度、宽测量范围、抗干扰等特点，成为了一种十分值得推广的液位监测手段。
本文将介绍一种基于光纤传感技术的液位监测系统设计。
首先，我们将介绍光纤传感技术的原理和优势；然后，将详细讲述光纤液位传感器的制作和安装；最后，将对本系统的性能进行评价。
一、光纤传感技术的原理和优势光纤传感技术是一种基于光学原理的传感技术。
利用光的传输特性，可以实现对温度、压力、拉力等物理量的测量。
而光纤传感技术的最大优势在于其高灵敏度和抗干扰性。
由于光纤传感器的信号传输是光信号，不受电磁干扰和电学噪声的影响，因此可以在恶劣的工业环境下保持高精度的测量。
基于光纤传感技术的液位监测系统，通常采用反射式测量原理。
当光纤的一端反射光束到达液面时，会受到液体的折射影响，导致反射光的强度发生改变。
通过对反射光强度的测量，可以计算出液位的高度。
二、光纤液位传感器的制作和安装在实际应用中，光纤液位传感器的制作需要考虑到液位位置的精度和可靠性。
首先，选取一条足够长的光纤，并在一端加工成V型，使其侧朝液位的一面光纤外皮被蚀掉，形成一块反射镜。
在液体的最低位置安装这个反射镜，并控制好与液面的距离。
经过这样的设计，液体的液位就可以被反射镜反射的光线所测量。
其次，为了实现稳定的测量结果，需要采取一些措施来保证传感器的精度和可靠性。
例如，每个传感器应该配合相应的补偿电路，来抵消温度、压力等带来的误差。
同时，传感器的稳定性也需要在实际使用过程中得到验证。
安装方面，传感器可以根据液位情况进行灵活布置。
可以将传感器直接粘贴在液体容器壁上，也可以通过管道连接等方式间接测量。
此外，可根据具体的用户需求，选取不同形式和长度的光缆，来确保系统的可靠性和精度。
东北石油大学课程设计2013年7月16日任务书课程传感器课程设计题目储油罐液位检测系统设计专业姓名学号主要内容：本文主要是针对类似油罐等封闭式液体的液位的测量，在考虑了各种液位测量方式后，根据前文所述，决定要超声波作为主要手段，采用脉冲回波测量法。
综合运用传感器的基本原理绘出装配草图，选择合适的传感器，设计控制电路。
绘出硬件电路图，对参数进行计算，确认元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数能满足电路指标的要求，最终完成对储油罐液位的测量。
基本要求：1、利用已学不同种类传感器，设计储油罐液位测量电路。
2、最终完成对储油罐液位的测量。
主要参考资料：[1]黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用[M].成都：电子科技大学出版社,2004.[2]杨洋.电子制作—电子电路设计与制作[M].北京：科学出版社,2005.8.[3]刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录[M].北京：高等教育出版社,1957.8.[4]施文康，余晓芬.检测技术[M].北京：机械工业出版社,2010.完成期限2013.7.12—2013.7.16指导教师专业负责人2013年7 月16 日摘要超声波液位测量是一种非接触式的测量方式,它是利用超声波在同种介质中传播速度相对恒定以及碰到障碍物能反射的原理研制而成的。
与其它方法相比(如电磁的或光学的方法),它不受光线、被测对象颜色的影响，对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。
因此，研究超声波在高精度测距系统中的应用具有重要的现实意义。
试设计储油罐（圆柱体型）液位、温度的实时监测系统。
对现采用的油罐测量技术作对比，选用合适的测量技术，保证原油储罐的安全，降低劳动强度，取得良好的经济效益。
关键词：储油罐；液位测量；仪表；现状目录一、设计要求 0二、方案设计 01、方案一 02、方案二 (1)3、方案三 (1)三、传感器工作原理 (2)四、超声波测液位电路图............................... 错误!未定义书签。
I西安石油大学本科课程设计课程设计课程《安全检测技术》课程设计题目油库安全监测系统传感器设计八（电容式液位传感器设计）电子工程学院安全工程专业安全1002班学号201005040224 学生指导老师徐竟天二○一三年六月《安全检测技术》课程设计任务书题目油库安全监测系统传感器设计八（电容式液位传感器设计）学生姓名学号201005040224 专业班级安全1002班设计内容与要求课程设计主要完成某油库安全监测系统硬件设计中电容式液位传感器的选型、应用及接线等。
要求运用已学过各类传感器的知识，完成安全监测系统中传感器的原理、选型、厂家产品参数、接线等内容，将书本传感器的理论知识与厂家具体产品对应起来，使得可以真正理论联系实际。
要求熟悉相关传感器的原理与硬件结构，学会计算机监测系统硬件设计的步骤和方法，具有初步设计小型计算机安全监测系统硬件方案中传感器部分的能力。
课程设计内容及基本要求如下：1.熟悉油库工艺流程、监控目标及监控要求。
2.学会常用的各种传感器（温度、流量、压力、液位等）参数及使用，了解其工作原理。
3.课程设计中以电容式液位传感器为主，详细介绍所选液位传感器的工作原理、硬件组成、测量电路、使用时的注意事项。
详细介绍所选液位传感器的厂家产品参数、接线、特点等参数。
4.完成监测系统硬件方案设计，画出原理图。
5.课程设计时间一周，完成课程设计报告。
起止时间2013年6月17日至2013年6月23日指导教师签名年月日系（教研室）主任签名年月日学生签名年月日第一章绪论1.1 油库油库指用以贮存油料的专用设备，因油料具有的特异性用以相对应的油库进行贮藏。
油库是协调原油生产、原油加工、成品油供应及运输的纽带，是国家石油储备和供应的基地，它对于保障国防和促进国民经济高速发展具有相当重要的意义。
油库是油气运输过程中的一个重要环节，它直接关系到外输原油的质量，其工艺特点是系统关联紧密、操作规程严格、系统运行状况复杂多变且系统过程中流程多变。
储油罐液位测量系统设计一、引言二、系统设计1.系统组成该系统主要包括以下组成部分：1.1超声波传感器：用于发射超声波信号并接收返回的信号。
1.2控制器：负责控制传感器的工作，并将测量结果显示在屏幕上。
1.3信号处理模块：用于处理传感器返回的信号，并将其转换为液位高度。
1.4数据存储模块：将测量结果存储在数据库中，以备后续使用。
2.工作原理该液位测量系统基于超声波技术。
超声波传感器通过发射超声波信号并接收返回的信号来计算液位高度。
当超声波信号遇到液面时，一部分信号会被液体反射，传感器接收到这部分信号并计算液位高度。
3.系统特点3.1非接触式测量：该系统使用超声波技术进行液位测量，与传统的机械测量方法相比，具有非接触式测量的优势，可以确保测量准确性，并减小设备磨损。
3.2高精度测量：超声波技术可以提供较高的测量精度，能够满足储油罐管理的需求。
3.3实时监测：该系统可以实时监测液位变化，并将测量结果显示在控制器的屏幕上，方便操作员随时了解储油罐的液位状态。
4.设计细节4.1传感器选择：选择适合的超声波传感器对于测量系统的准确性至关重要。
应该考虑传感器的工作频率、测量范围、分辨率等参数，并根据具体的应用需求选择合适的传感器。
4.2信号处理：传感器返回的信号应进行处理，以提取有效的液位高度信息。
可以使用滤波算法和傅里叶变换等信号处理技术来提高信号的质量。
4.3可靠性设计：液位测量系统应具有良好的可靠性，以保证系统长时间稳定工作。
可以采取冗余设计、故障检测和报警机制等方法来提高系统的可靠性。
五、总结本文介绍了一个基于超声波技术的储油罐液位测量系统的设计。
该系统利用超声波传感器进行非接触式测量，能够提供高精度的液位测量结果，并实时监测液位变化。
该系统具有较高的可靠性和稳定性，适合应用于储油罐的液位管理和控制。
基于光纤传感技术的液化气罐液位监测系统设计随着液化气在生活中的广泛使用，液化气罐成为了人们生活中不可或缺的一部分。
为了保障人们的生命安全，液化气罐的液位监测显得尤为重要。
目前市面上存在着各种不同的液位监测方案，但是其中基于光纤传感技术的方案由于其高精度、低成本的特点，逐渐成为了一种备受欢迎的选择。
本文将介绍一种基于光纤传感技术的液化气罐液位监测系统的设计方案。
1. 系统概述本系统采用光纤传感技术，通过将光纤传感器置于液化气罐内侧墙面部位，将从传感器发出的光信号浸泡于罐底的液化气中，再由光电转换器接收，并将光信号等效为电信号输出，最终形成液位数据输出到监控平台上进行实时监测。
本系统确保了监测的高准确性和低成本。
2. 系统硬件设计2.1 光纤传感器的设计本系统采用的传感器为光纤浸没式液位传感器。
其主体结构如图1所示：图1 光纤浸没式液位传感器主体结构传感器的主要部件包括光纤感受器、尾纤、底部导纤管和法兰。
液位传感器的光纤感受器常采用光纤的漩涡尾纤结构，将尾部制成环形，光纤从环形的小孔中喷出，光在环周内反复发生全反射，可形成一段波长较短的浸没式光学传感元件。
本系统采用的光纤正是具有这种结构的光纤传感器。
2.2 光电转换器的设计本系统采用的光电转换器如图2所示：图2 光电转换器的主体结构光电转换器主要由光电倍增管和前置放大器构成。
光信号输入光电转换器，通过光电倍增管将光信号转换为电信号，然后通过前置放大器进行增益，并将电信号输出到液位监测平台。
3. 系统软件设计3.1 数据采集和处理本系统采用的是PC机作为液位监测平台。
PC机通过RS232串口与光电转换器进行数据交互，将光电转换器输出的电信号进行调制、放大、滤波等处理后，输出液位高度数据，并对其进行显示和存储。
3.2 系统的实时监测与报警本系统支持实时监测和报警功能，可以通过设定液位的上下限，并对触发报警的灵敏度进行精确设置，实现对液位变化的实时监测。
储油罐液位监测系统设计实现１发展趋势随着科学技术的发展，越来越多的新技术将应用于储油罐液位的测量。
特别是对于新传感技术的应用，液位测量将更加精确和经济［１］。
同时，液位测量设备也将趋于小型化和智能化。
磁致伸缩液位传感器是趋势之一。
磁致伸缩液位传感器易于安装，测量精度高，但液体密度和温度变化会导致测量误差［２］。
２国内外研究现状自动测量液位对于液位监测至关重要。
目前针对液位的自动测量有很多种技术方法，诸如：吹气法、差压法、ＨＴＧ法等［３］。
为了提升液位监测系统的准确性，就需要对液位监控系统进行高精度测量。
常见的液位计包括电容式液位计、超声波液位计、微波液位计、雷达液位计等［４］。
其中，电容式液位计价格低廉，易于安装，适用于高温、高压场合，但精度低，需定期维护和重新校准，使用寿命不长。
超声波液位计使用超声波，超声波的传播速度受介质密度，浓度，温度和压力等因素的影响，测量的精度低［５］。
微波液位计受微波速度的限制，并且几乎不受传播介质、温度、压力和液体介电常数的影响。
然而，液体界面的波动，液体表面上的泡沫和液体介质的介电常数对微波反射信号的强度有很大影响。
当压力超过规定值时，将直接关系到液位测量的准确性。
雷达液位计具有较高的测量可重复性，无需定期维护和重新校准，测量精度高，但价格昂贵，难以测量油水界面。
３系统总体实现３．１系统研究内容储油罐液位监测系统改变了传统的人工检尺和化验分析的方法，为了能够给生产操作和管理模块提送准确的测量数据，液位传感器安装在储油罐上，传感器测量的数据通过ＧＲＰＳ通讯模块发送到控制中心。
测量数据的分析和处理由控制中心来执行相应指令。
实时监测储油罐内液面的变化，及时准确地掌握油井生产动态，为生产指挥和技术方案提供决策依据，提高油田自动化管理水平。
系统的主要功能可表述为：（１）测量油气液位。
（２）测量油水分界。
（３）测量储油罐内温度。
（４）将测量的原始数据传输到控制中心。
（５）控制中心根据温度补偿算法，通过测量的原始数据计算出油气液位和油水分界线高度，从而计算出原油产量；（６）统计分析油井产量。
油田单井罐液位检测报警系统方案设计油田单井罐液位检测报警系统是针对油田中的油罐液位进行监测和报警的系统。
该系统采用传感器实时监测油罐液位，并通过报警装置发出声光信号，提醒工作人员及时处理异常情况。
以下是油田单井罐液位检测报警系统的方案设计。
一、系统组成1. 传感器：采用压力传感器或者超声波传感器，实时监测油罐液位。
2. 控制器：负责接收传感器的信号，进行数据处理和分析，并控制报警装置工作。
3. 报警装置：通过声音和光线的方式，提醒工作人员油罐液位异常。
三、系统设计1. 传感器选型：根据油罐液位的具体情况选择合适的传感器，压力传感器适用于较小的油罐，超声波传感器适用于较大的油罐。
2. 传感器布置：将传感器安装在油罐的顶部或侧面，确保能够准确测量液位。
3. 控制器设计：控制器需要具备数据处理和分析能力，能够判断油罐液位是否异常，并能够控制报警装置的工作。
4. 报警装置选型：根据现场环境和需要选择合适的报警装置，如声光报警器、电话短信报警系统等。
5. 报警装置布置：将报警装置布置在工作人员容易接收到的位置，如控制室、办公室等。
6. 系统联动：可以将油田单井罐液位检测报警系统与其他监测系统联动，如温度监测系统、压力监测系统等，实现全面的监测和报警。
四、系统功能1. 实时监测：通过传感器实时监测油罐液位，确保工作人员能够及时了解油罐液位情况。
2. 智能报警：控制器可以对传感器数据进行处理和分析，判断油罐液位是否异常，并通过报警装置发出声光信号。
3. 远程监控：可以将系统与远程监控中心连接，实现远程监控和管理。
4. 数据存储和分析：控制器可以将传感器数据进行存储和分析，以便后续查阅和分析，发现问题和进行统计分析。
如何设计一个简单的液位传感器电路液位传感器是一种常见的电子设备，可用于检测液体的高度或液位变化。
它在许多领域广泛应用，如工业自动化、环境监测和家用设备等。
设计一个简单的液位传感器电路可以有助于理解其原理和功能。
本文将介绍如何设计一个简单的液位传感器电路，以实现准确的液位检测。
1.电路概述液位传感器电路主要由以下几部分组成：电源、传感器、信号处理电路和输出电路。
电源提供所需的电能，传感器负责检测液体的高度变化，信号处理电路将传感器的信号转换为可用的电压或电流信号，输出电路将处理后的信号输出到显示设备或其他控制设备中。
2.选择传感器液位传感器的选择是实现准确液位检测的关键。
根据不同的应用需求，可以选择不同类型的传感器，如浮球传感器、电容传感器、超声波传感器等。
在设计简单的液位传感器电路时，我们可以选择浮球传感器作为示例。
3.连接电源在连接电源时，我们可以使用常见的电池或直流电源供应器。
根据传感器和信号处理电路的要求，选择适当的电压和电流。
确保电源的稳定性和安全性，以免对电路和设备带来损坏风险。
4.连接传感器将传感器正确连接到电路中是实现准确液位检测的关键。
浮球传感器通常有两个导线，一个接地，另一个连接到信号处理电路。
确保传感器的导线与电路的连接正确无误。
5.信号处理电路信号处理电路的设计目的是将传感器检测到的液位变化转换为可用的电压或电流信号。
可以使用模拟电路或数字电路来处理传感器的信号。
例如，使用运算放大器将传感器信号放大并滤波，以获得稳定和可靠的输出信号。
6.输出电路输出电路将处理后的信号输出到显示设备或其他控制设备中。
根据需要，可以使用数字显示器、模拟表或其他设备来显示液位信息。
确保输出电路与显示设备或控制设备的连接正确无误，并进行必要的校准。
7.测试和调试在完成液位传感器电路的连接后，进行测试和调试是非常重要的。
通过模拟液位变化或实际液体测试，验证电路的性能和准确度。
根据测试结果进行必要的调整和优化，以确保液位传感器电路的稳定和可靠性。
东北石油大学课程设计2013年7月 16日任务书课程传感器课程设计题目储油罐液位检测系统设计专业学号主要容：本文主要是针对类似油罐等封闭式液体的液位的测量，在考虑了各种液位测量方式后，根据前文所述，决定要超声波作为主要手段，采用脉冲回波测量法。
综合运用传感器的基本原理绘出装配草图，选择合适的传感器，设计控制电路。
绘出硬件电路图，对参数进行计算，确认元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数能满足电路指标的要求，最终完成对储油罐液位的测量。
基本要求：1、利用已学不同种类传感器，设计储油罐液位测量电路。
2、最终完成对储油罐液位的测量。
主要参考资料：[1]黄贤武，筱霞.传感器原理与应用[M].：电子科技大学,2004.[2]洋.电子制作—电子电路设计与制作[M].：科学,2005.8.[3]国钧，绍业，王凤翥.图书馆目录[M].：高等教育,1957.8.[4]施文康，余晓芬.检测技术[M].：机械工业,2010.完成期限 2013.7.12—2013.7.16指导教师专业负责人2013年 7 月 16 日摘要超声波液位测量是一种非接触式的测量方式,它是利用超声波在同种介质中传播速度相对恒定以及碰到障碍物能反射的原理研制而成的。
与其它方法相比(如电磁的或光学的方法),它不受光线、被测对象颜色的影响，对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。
因此，研究超声波在高精度测距系统中的应用具有重要的现实意义。
试设计储油罐（圆柱体型）液位、温度的实时监测系统。
对现采用的油罐测量技术作对比，选用合适的测量技术，保证原油储罐的安全，降低劳动强度，取得良好的经济效益。
关键词：储油罐；液位测量；仪表；现状目录一、设计要求 (1)二、方案设计 (1)1、方案一 (1)2、方案二 (2)3、方案三 (2)三、传感器工作原理 (3)四、超声波测液位电路图............................... 错误!未定义书签。
1、发射装置 (5)2、接收装置 (6)五、超声波测液位参数选择 (6)1、总体描述 (6)2、参数计算 (7)3、器件选择 (7)4、系统需要的元器件清单 (7)六、总结 (8)储油罐液位检测系统设计一、设计要求我国石油资源丰富,采油炼油企业众多,储油罐是储存油品的重要设备,储油罐液位的精确计量对生产厂库存管理及经济运行影响很大。
但国许多反应罐、大型储油罐的液位计量仍采用人工检尺和分析化验的方法,其他参数的测定也没有实行实时动态测量,这样易引发安全事故,无法为生产操作和管理决策提供准确的依据。
采用计算机自动监测技术,实时监测储油罐液位、温度等参数,可以方便了解生产状况,及时监视、控制容器液位及温度等,保障安全平稳生产。
试设计储油罐（圆柱体型）液位的实时监测系统[1]。
二、方案设计目前国外工业生产中普遍采用间接的液位测量方法，如浮子式、液压式、电容法、超声波法、磁致伸缩式、光纤等。
1、方案一在光通信研究中发现，光纤受外界环境因素的影响，如压力、温度、电场、磁场等环境条件变化时，将引起光纤传输的光波量，如光强、相位、频率、偏振态等改变。
如果能测量出光波变化的信息，就可以知道导致这些光波量变化的压力、温度、电场、磁场等物理量的大小，于是就出现了光纤传感器技术。
光纤传感器的信号载体是在光纤中传输的光，而光纤本身是一种介质材料，这就赋予了光纤传感器具有一些常规传感器无可比拟的优点，如灵敏度高、响应速度快、动态围大、防电磁干扰、超高压绝缘、无源性、防燃防爆、适用于远距离遥测、多路系统无地回路“串音”千扰、体积小、机械强度大、可灵活柔性挠曲、材料资源丰富、成本低等。
图1 方案一原理框图2、方案二差压法测液位广泛地应用于生产过程，但在当被测液的密度随环境变化而变化的情况下，差压法测液位的误差很大，针对上述问题有人提出采用温度补偿法，但由于石油原油的组成成分复杂，各炼油厂提供的石油组分差异很大，甚至同厂不同批次的石油物性参数也不一致，因此采用温度补偿法有一定的难度[2]。
图2 方案二原理框图 3、方案三(a) 功能型(b) 传导型总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。
电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。
它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。
目前较为常用的是压电式超声波发生器。
声学式物位检测方法就是利用超声波的性质，通过测量声波从发射至接收到被测物位界面所反射的回波的时间间隔来确定物位的高低超声波发射器被置于容器底部，当它向液面发射短促的脉冲时，在液面处产生反射，回波被超声接收器接收。
若超声发射器和接收器到液面的距离为H ，声波在液体中的传播速度为v ，则有如下简单关系：(1)图3 方案三原理框图通过方案比较，由于方案三的抗干扰能力较强，不与介质接触无可动部件，工作十分可靠，故障率低，适应围广。
尤其适告高粘度、高腐蚀性介质的液位测量；压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。
超声波有两个压电晶片和一个共振板。
当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。
反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了[3]。
三、传感器工作原理超声波测距原理是超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器12H vt收到反射波就立即停止计时。
超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2。
超声波的接收和发射是基于压电效应和逆压电效应。
具有压电效应的压电晶体在受到声波声压的作用时，晶体两端将会产生与声压变化同步的电荷，从而把声波（机械能）转换成电能；反之，如果将交变电压加在晶体两个端面的极上，沿着晶体厚度方向将产生与所加交变电压同频率的机械振动，向外发射声波，实现了电能与机械能的转换。
因此，用作超声发射和接收的压电晶体也称换能器。
（a）液介式，探头固定安装在液体中最低液位之下。
（b）气介式，探头安装在最高液位之上的空气或其它气体中。
（c）固介式，把一根传声固体棒插入液体中，上端要高出最高液位之上，探头安装在传声固体棒的上端[4]。
图4 超声波测距原理图四、超声波测液位的电路图图5超声波测液位电路图1、发射装置超声波发射单元包括振荡电路和驱动电路．振荡电路是由2块555集成电路组成，IC1（555）组成超声波脉冲信号发生器它产生40 kHz的方波脉冲电路如图6（a）所示．电路图7中第二级反相器输出的电压由RA（3K电阻和滑动变阻器）的调节，可以改变输入到第一级反相器输入端的相位．当相位达到同相时，实现正反馈，就成了稳定的振荡器．振荡周期公式为T=2.2×RA×C．当RB足够大时，第一级反相器的输入电流可忽略不计．由于超声波换能器中心频率都有偏差，所以RB采用电位计，可以调节到最佳谐振点，这也是不用单片机产生方波的原因．电路中IC1和IC2同时得到相位相反的2路控制脉冲，提供给驱动电路驱动控制采用了L293型直流电机PWM调速芯片，它部的H桥电路可以产生相位相反的两路脉冲．驱动电路的直流电源电压可以改变，以适应不同传感器对电压的要求．振荡电路中产生方波的两端，分别接到驱动电路3OUTA、3OUTBB端．控制输出电路中输出使能端，由单片机产生控制信号对其控制[5]。
(a) (b)图6超声波测液位发射装置电路图图7 超声波测液位发射装置电路图2、接收装置超声波接收单元中包括：模拟放大、滤波电路、电平转换电路，如图8所示．模拟放大器选用高精度仪用放大器LM318作为信号放大与滤波之用，它的单位增益带宽为15 MHz，超出音频围能够满足40 kHz的要求。
在放大电路的负反馈回路中接入电容C1构成低通滤波器．电容的选择可由公式。
求出f为采用的超声波频率．因为多谐振荡器中有高频分量噪声，所以通过低通滤波器将高频噪声滤掉．经过2极放大后，通过电容耦合，信号与参考电压比较产生高低电平，经过控制部分由单片产生7-8个周期的高电平，经过放大器驱动后，经GaAs发光二极管(LED)把信号发射出去，在信号控制端I/V转换后，控制L293来产生40KHz的超声波[6]。
图8 超声波测液位接收装置电路图五、超声波测液位参数选择1、总体描述超声波发生电路为超声波发生电路。
双定时器IC1555组成单稳态触发器。
低电平变成正负尖顶脉冲，经过3AOUT得到负尖顶脉冲，触发单稳态触发器翻转。
单稳态翻转输出的高电平持续约1ms，即tw≈1．1R5C5≈1 ms。
IC2555组成多谐振荡器，接地电阻振荡频率f1≈40 kHz。
该振荡器振荡受单稳态触发器输出电平控制。
当单稳态触发器输出高电平时，多谐振荡器产生振荡，IC2555的引脚3输出约40个频率为40 kHz、占空比约50%的矩形脉冲。
考虑到多谐振荡器起振阶段不稳定，因此设计输m脉冲数较多。
若输出脉冲数太少，则发射强度小，测量距离短。
但脉冲数过多，发射持续时间长，在距离被测物较近时，脉冲串尚未发射完，这样导致先发射出的脉冲产生的回波将到达接收端，影响测距结果，造成测距盲区增大。
超声波脉冲驱动电路，可提高驱动超声波发送传感器的脉冲电压幅值，有效进行电/声转换，增强发射超声波的能力，增大测量距离。
40 kHz脉冲串的一路经反相器，再经由并联的反相器反相；其另一路经南并联的反相器反相[7]。
2、参数计算发射装置由两块555集成电路组成。
IC1（555）组成超声波脉冲信号发生器，工作周期计算公式如下，实际电路中由于元器件等误差，会有一些差别。
条件: RA=9.1MΩ、 RB="150K"Ω、 C="0".01μFTL = C RB ⨯⨯6.0 = 1 msec （2） TH = C RB RA ⨯+⨯)(6.0== 64 msec （3）IC2组成超声波载波信号发生器。
由IC1输出的脉冲信号控制，输出1ms 频率40kHz ，占空比50％的脉冲，停止64ms 。
计算公式如下：条件: RA =1.5KΩ、 RB="15K"ΩTL =C RB ⨯⨯6.0 = 10μsec （4）TH =C RB RA ⨯+⨯)(6.0= 11μsec （5）TLTH +=1f = 46.0 KHz （6）3、器件选择R1,R3,R4选用普通电阻，起限流的作用。
