Ⅰ 超聲波液位差計原理是什麼
一、超聲波液位計原理- -簡介
超聲波液位計，英文名稱為Ultrasonic level meter，是一種由單片機控制的可對液體位置進行檢測的儀表。超聲波液位計發射超聲波，經液面反射後再對其進行接受，通過時間差便可計算液體表面位置，由於其採用的是非接觸的測量方法，對被測介質並無限制，因此其不僅可以對液體表面位置進行測量，也可對對固體位置進行測量。
二、超聲波液位計原理
首先，由超聲波發生器將電能轉換為超聲波機械振動發射超聲波;其次，超聲波在空氣中進行傳播，遇到液體表面後產生反射，反射後的超聲波在空氣中傳播一段時間後背超聲波接收器接收到，並將超聲波機械振動轉換為電能;最後，根據得到的發送超聲波至接受超聲波的時間T便可計算超聲波傳輸距離S(S=CT/2，其中C表示聲速)，進而根據實際情況得知其液面高度。
三、超聲波液位計原理- -採用制式
超聲波液位計可採用的制式有多種，一般為二線制、三線制或四線制。其中，二線制指的是供電和信號輸出共用一個迴路，僅使用兩條線即可，為標準的變送器形式;四線制指的是供電和信號輸出不共用一個迴路，處於完全隔離的狀態，供電輸入、供電輸出、信號輸入、信號輸出，共需四條線路;而三線制是在四線制基礎上的改進，將供電迴路的輸出與信號輸出迴路的輸出共用一根線，因此只需三條線路即可。
Ⅱ 流量計種類及原理
流量計是一種用於測量流體流量的儀器，廣泛應用於化工、石油、水處理、食品、醫葯等領域。根據測量原理的不同，流量計可以分為多種類型。
1. 機械式流飢祥量計：機械式流量計是一種通過機械結構來測量流量的儀器。常見的機械式流量計有渦輪流量計、齒輪流量計、活塞流量計等。這些流量計的原理都是通過測量流體通過機械結構的轉動或移動來計算流量。
2. 電磁式流量計：電磁式流量計是一種通過測量液體在磁場中的電磁感應來計算流量的儀器。電畝肢族磁式流量計的原理是通過液體流過電磁場時，液體中的電離物質會產生電磁感應，從而測量液體的流量。
3. 質量式流量計：質量式流量計是一種通過測量流體質量來計算流量的儀器。質量式流量計的原理是通過測量流體通過管道時的質量變化來計算流量。
4. 超聲波流量計：超聲波流量計是一種通過測量超聲波在流體中傳迅弊播的速度來計算流量的儀器。超聲波流量計的原理是通過發射超聲波並測量超聲波在流體中傳播的時間來計算流量。
5. 熱式流量計：熱式流量計是一種通過測量流體通過管道時的溫度變化來計算流量的儀器。熱式流量計的原理是通過在管道中加熱或冷卻流體，並測量流體溫度變化來計算流量。
總之，不同類型的流量計有不同的測量原理和適用范圍，選擇合適的流量計可以提高測量精度和效率。
Ⅲ 解釋超聲波液位計測量原理
超聲波液位計的工作原理是由換能器（探頭）發出高頻超聲波脈沖遇到被測介質表面被反射回來，部分反射回波被同一換能器接收，轉換成電信號。超聲波脈沖以聲波速度傳播，從發射到接收到超聲波脈沖所需時間間隔與換能器到被測介質表面的距離成正比。此距離值S與聲速C和傳輸時間T之間的關系可以用公式表示：S=CxT/2。
由於發射的超聲波脈沖有一定的寬度，使得距離換能器較近的小段區域內的反射波與發射波重迭，無法識別，不能測量其距離值。這個區域稱為測量盲區。盲區的大小與超聲波物位計的型號有關。
超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測量聲波在發射後遇到障礙物反射回來的時間，根據發射和接收的時間差計算出發射點到障礙物的實際距離。由此可見，超聲波測距原理與雷達原理是一樣的。
測距的公式表示為：L=C×T
式中L為測量的距離長度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測量距離傳播的時間差(T為發射到接收時間數值的一半)。
超聲波測距主要應用於倒車提醒、建築工地、工業現場等的距離測量，雖然目前的測距量程上能達到百米，但測量的精度往往只能達到厘米數量級。
由於超聲波易於定向發射、方向性好、強度易控制、與被測量物體不需要直接接觸的優點，是作為液體高度測量的理想手段。在精密的液位測量中需要達到毫米級的測量精度，但是目前國內的超聲波測距專用集成電路都是只有厘米級的測量精度。通過分析超聲波測距誤差產生的原因，提高測量時間差到微秒級，以及用LM92溫度感測器進行聲波傳播速度的補償後，我們設計的高精度超聲波測距儀能達到毫米級的測量精度。
超聲波測距誤差分析
根據超聲波測距公式L=C×T，可知測距的誤差是由超聲波的傳播速度誤差和測量距離傳播的時間誤差引起的。
時間誤差
當要求測距誤差小於1mm時，假設已知超聲波速度C=344m/s (20℃室溫)，忽略聲速的傳播誤差。測距誤差s△t<(0.001/344) ≈0.000002907s 即2.907ms。
在超聲波的傳播速度是准確的前提下，測量距離的傳播時間差值精度只要在達到微秒級，就能保證測距誤差小於1mm的誤差。使用的12MHz晶體作時鍾基準的89C51單片機定時器能方便的計數到1μs的精度，因此系統採用89C51定時器能保證時間誤差在1mm的測量范圍內。
超聲波傳播速度誤差
超聲波的傳播速度受空氣的密度所影響，空氣的密度越高則超聲波的傳播速度就越快，而空氣的密度又與溫度有著密切的關系，如表1所示。
已知超聲波速度與溫度的關系如下：
式中： r —氣體定壓熱容與定容熱容的比值，對空氣為1.40，
R —氣體普適常量，8.314kg·mol-1·K-1，
M—氣體分子量，空氣為28.8×10-3kg·mol-1，
T —絕對溫度，273K+T℃。
近似公式為：C=C0+0.607×T℃
式中：C0為零度時的聲波速度332m/s；
T為實際溫度(℃)。
對於超聲波測距精度要求達到1mm時，就必須把超聲波傳播的環境溫度考慮進去。例如當溫度0℃時超聲波速度是332m/s, 30℃時是350m/s，溫度變化引起的超聲波速度變化為18m/s。若超聲波在30℃的環境下以0℃的聲速測量100m距離所引起的測量誤差將達到5m，測量1m誤差將達到5mm。
Ⅳ 醫學超聲成像原理
我總結一下醫學超聲成像的原理
超聲波成像需要三個步驟：發射聲波，接受反射聲波，以及信號分析處理得到圖像。
超聲波探頭是通過壓電陶瓷換能器發射超聲波，不同的探頭能夠發射的聲波頻率不同。醫學超聲波頻率一般是2-13MHz，聲波頻率越高，衍射越弱，成像分別率越高；但與此同時，頻率越高，聲波衰減也越快，穿透深度就小。因此，我們在探測心臟的時候，只能用頻率較低的聲波，否則探測的深度不夠，雖然成像效果差一些；而在探測頸動脈、股動脈等表皮下方的血管時，就用頻率高的聲波，成像好清晰許多。實驗中，我們採用的心臟探頭為2-4MHz，血管探頭為10MHz。
接收反射波的依舊是同一個超聲波探頭，壓電陶瓷換能器將聲波信號轉換成電信號，之後電腦上的系統進行信號處理成像。
B型超聲波顯示的是探頭面向的組織切面的二維灰度圖。我們知道確定二維灰度圖上的每個點需要3個信息，橫坐標、縱坐標和灰度。這些是怎麼得到的呢？由於超聲波在人體內接觸到組織會反射，不同的組織聲阻抗不同，根據接收到的回波反射率計算得到聲阻抗，對應於圖上的灰度（如血管壁的組織聲阻抗差不多，在圖像上的灰度就差不多，就能看出來是血管的形狀）。假設探頭是一維的，那麼探頭上每一個探針的位置就對應一個橫坐標。縱坐標是由發射和接收聲波的時間差決定的，假設聲波在人體中傳播速度相同，那麼時間越長表示反射組織的位置越深。最後由得到的灰度圖，可以看到組織輪廓，並可以進行測量，如血管直徑，面積等等。
當然，具體的成像過程遠遠比這個復雜，因為B超是實時的，如何區分發射波、反射波、如何去除噪音，放大信號，信號處理非常復雜，我也不清楚。但以上簡單的描述，已經足夠我們大致了解成像的過程。
多普勒效應我們中學物理都學過，無論是發射者還是接收者相對聲波傳播介質運動，都會引起觀察到的聲波頻率的變化。
利用多普勒效應測量血流速度如下圖，探頭發射聲波的方向和血流方向的夾角為 \theta，發射聲波頻率為 f_0，反射聲波頻率為 f'，多普勒頻率也就是頻移為f_D，聲波在人體組織中傳播速度為c，血流速度為v
則由多普勒頻率可以計算得到血流速度，公式如下
它的推導過程主要就是套兩次多普勒效應公式，發射時認為接收者（血液）相對聲波介質（人體組織）運動，而回收時認為發射者（血液反射聲波）相對介質運動。然後相加項近似兩個頻率不變得到分母的2f_0。
之前做彩超檢查子宮，我就問給我檢查的護士姐姐啥是彩色超聲波，因為我發現無論是檢查結果還是他們的顯示屏都是黑乎乎的，完全不知道彩色在哪裡。
彩超相比於B超，通過多普勒效應測量血流的速度，並在圖像中通過著色來表出來。所以這個彩色並不是直接反應人體組織顏色的，頗令人失望。一般來講，圖像中紅色表示血流方向是迎面而來，而藍色表示血流方向是離你而去。同時，顏色越深表示血流速度越快。
脈沖多普勒的原理不太懂，網上查了一下彩色多普勒和脈沖多普勒的區別，大概是方法不太一樣，也有各自的優缺點。實驗時，我們通過脈沖多普勒得到血流速度的頻譜，也就是血路速度隨時間的變化圖（波形圖），不是人體組織的成像圖。通過測量兩個血流速度脈沖之間的水平距離（時間差），就可以計算得到心率，如果在彩色多普勒圖像（B型超聲圖像也行）測量血管的直徑，進而計算出血管的面積，再乘以血流速度的波形圖一個周期內曲線下方的面積（積分），就可以得到血流量（一分鍾內流過的血流體積）
下圖就是我的頸動脈彩色多普勒成像（上部分），和脈沖多普勒成像（下部分），並且測量了血流速度的峰值、心率（2倍心率）、血管直徑和血流量（VolFlow）等信息
總結起來，醫學超聲儀器的物理原理：用壓電換能器發射和接收超聲波，通過反射率、接收時間、探針位置得到組織輪廓成像，通過多普勒效應測量血流速度。B超成像是二維的灰度圖，反應組織輪廓，彩超是二維灰度圖上加了血流速度的信息，脈沖多普勒得到的是血流速度隨時間的變化波形。
想起來一個有趣的地方，用脈沖多普勒的時候，儀器會發出跳動的聲音，無論是測量血管還是心臟。我不知道這個聲音，是我心跳或者血流脈沖聲音的放大，還是儀器自帶的聲音，配合我心跳的跳動而播放。
一些自問自答 ：
1.血流速度怎麼測量：多普勒效應
2.血流量怎麼得到：血管面積乘以血流速度的積分
3.心率怎麼得到：脈沖多普勒中，兩次血流量最大值的之間間隔為周期
4.心臟容積怎麼得到：描跡自動求面積
5.血管面積怎麼得到：描跡或者測量血管半徑
6.心功能怎麼得到：心收縮和心舒張的左心室心臟容量的比值
7.彩色多普勒和脈沖多普勒的區別：一個是二維成像圖、一個是頻譜
參考資料：
1. 維基網路：醫學超聲檢查
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① 為什麼在校醫院做大物四級實驗
② 醫學超聲成像原理
③ 運動對血流分布的影響 實驗設計
④ 運動對人體血流分布的影響 實驗結果