投入式超声波泥位测量系统开发

马彦亮，张从鹏，郭子靖，杨正富

（北方工业大学机械与材料工程学院，北京 100144）

0 引言

作为基本的自然资源，水在人民生活和社会生产中有着不可替代的作用。但随着人类社会的发展，水资源日益短缺，水资源问题已经严重阻碍了社会的进步[1]。相较于其他国家，我国水资源问题更为严重。我国水资源问题主要表现在人均淡水分配量少和水资源污染严重两个方面，污水处理能够有效解决我国水资源短缺问题[2]。污水处理是指通过一系列操作使得污水水质满足再次使用或者排入某一水体的标准的过程。其中沉淀处理是污水处理过程中至关重要的一步，淤泥是污水沉淀的产物，实时检测沉淀池中淤泥的高度将有利于污水处理工作的持续进行[3]。本文研发了具有良好集成性和稳定性的高精度超声波泥位测量系统，具有重要的工程意义。

1 超声波泥水界面检测原理

超声波具有指向性好、反射性强等特点，其能够在两种不同声阻抗的介质之间形成的界面处发生反射（水、泥两种介质的声阻抗相差很大），故可以通过测量超声波传播的渡越时间测量泥水界面。其基本原理为：MCU控制定时器产生一定频率的PWM波，超声波换能器将电脉冲转换为超声波脉冲并发射出去。超声波脉冲经水介质传播到泥水界面并反射回波，超声波换能器接收回波并将其转换为电信号，MCU检测到回波信号并对其进行信号处理，然后计算出渡越时间。超声波在水介质中传播速度为定值，速度乘以渡越时间的一半即为泥水界面到超声波换能器的距离[4]。……