基于TDC-GP22的細長豎管內脈沖激光液位計設計

奚宇晗，張從鵬，楊正富

（北方工業大學機械與材料工程學院，北京 100144）

0 引言

在水體測量方面，通常在所測水體附近設置一個細長豎管，使用連通管將豎管和所測水體連接起來，所測水體的水位與豎管中液位相同，只要測出管中液位即可求出所測水體中的液位。

目前常用的液位測量儀器中，浮子式液位計和壓力感應式液位計屬于接觸式液位計，其測量元件需要直接與被測液體接觸，容易受到水質影響，且不適用于帶有腐蝕的液體；射線式液位計的信號衰減和能量損失較快，且具有一定的輻射；超聲波液位計和雷達液位計一般有5°～10°的發射束角，較大的發射束角限制了其安裝環境。特別是在細長豎管內進行長距離測量時，波束角范圍內的管壁會形成大量雜波信號，如果增大發射功率來保證回波強度，雜波信號也會同樣增強，影響其正常使用[1]。

激光的頻率和不同溫度下的波速較為穩定，基本不會受到不同外界自然氣候氣象條件等環境因素的波動干擾；激光發射頭和激光接收管體積較小，適用于狹窄管道。同時，在管道中進行測量時，環境光對脈沖激光接收影響極小，基本可以忽略其影響，且激光束集中、波束角小，更適合細長豎管內進行較長距離的液位測量。

1 細長豎管內激光測距原理

本系統采用的測液位原理為激光脈沖法，對于脈沖法激光測距而言，距離的測量本質上可以轉化為對時間的測量，最重要的就是對激光往返飛行時間進行精確測量，以保證距離測量的精確性。……