Ⅰ 超声波液位差计原理是什么
一、超声波液位计原理- -简介
超声波液位计，英文名称为Ultrasonic level meter，是一种由单片机控制的可对液体位置进行检测的仪表。超声波液位计发射超声波，经液面反射后再对其进行接受，通过时间差便可计算液体表面位置，由于其采用的是非接触的测量方法，对被测介质并无限制，因此其不仅可以对液体表面位置进行测量，也可对对固体位置进行测量。
二、超声波液位计原理
首先，由超声波发生器将电能转换为超声波机械振动发射超声波;其次，超声波在空气中进行传播，遇到液体表面后产生反射，反射后的超声波在空气中传播一段时间后背超声波接收器接收到，并将超声波机械振动转换为电能;最后，根据得到的发送超声波至接受超声波的时间T便可计算超声波传输距离S(S=CT/2，其中C表示声速)，进而根据实际情况得知其液面高度。
三、超声波液位计原理- -采用制式
超声波液位计可采用的制式有多种，一般为二线制、三线制或四线制。其中，二线制指的是供电和信号输出共用一个回路，仅使用两条线即可，为标准的变送器形式;四线制指的是供电和信号输出不共用一个回路，处于完全隔离的状态，供电输入、供电输出、信号输入、信号输出，共需四条线路;而三线制是在四线制基础上的改进，将供电回路的输出与信号输出回路的输出共用一根线，因此只需三条线路即可。
Ⅱ 流量计种类及原理
流量计是一种用于测量流体流量的仪器，广泛应用于化工、石油、水处理、食品、医药等领域。根据测量原理的不同，流量计可以分为多种类型。
1. 机械式流饥祥量计：机械式流量计是一种通过机械结构来测量流量的仪器。常见的机械式流量计有涡轮流量计、齿轮流量计、活塞流量计等。这些流量计的原理都是通过测量流体通过机械结构的转动或移动来计算流量。
2. 电磁式流量计：电磁式流量计是一种通过测量液体在磁场中的电磁感应来计算流量的仪器。电亩肢族磁式流量计的原理是通过液体流过电磁场时，液体中的电离物质会产生电磁感应，从而测量液体的流量。
3. 质量式流量计：质量式流量计是一种通过测量流体质量来计算流量的仪器。质量式流量计的原理是通过测量流体通过管道时的质量变化来计算流量。
4. 超声波流量计：超声波流量计是一种通过测量超声波在流体中传迅弊播的速度来计算流量的仪器。超声波流量计的原理是通过发射超声波并测量超声波在流体中传播的时间来计算流量。
5. 热式流量计：热式流量计是一种通过测量流体通过管道时的温度变化来计算流量的仪器。热式流量计的原理是通过在管道中加热或冷却流体，并测量流体温度变化来计算流量。
总之，不同类型的流量计有不同的测量原理和适用范围，选择合适的流量计可以提高测量精度和效率。
Ⅲ 解释超声波液位计测量原理
超声波液位计的工作原理是由换能器（探头）发出高频超声波脉冲遇到被测介质表面被反射回来，部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号。超声波脉冲以声波速度传播，从发射到接收到超声波脉冲所需时间间隔与换能器到被测介质表面的距离成正比。此距离值S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示：S=CxT/2。
由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，使得距离换能器较近的小段区域内的反射波与发射波重迭，无法识别，不能测量其距离值。这个区域称为测量盲区。盲区的大小与超声波物位计的型号有关。
超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。
测距的公式表示为：L=C×T
式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。
超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。
由于超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，是作为液体高度测量的理想手段。在精密的液位测量中需要达到毫米级的测量精度，但是目前国内的超声波测距专用集成电路都是只有厘米级的测量精度。通过分析超声波测距误差产生的原因，提高测量时间差到微秒级，以及用LM92温度传感器进行声波传播速度的补偿后，我们设计的高精度超声波测距仪能达到毫米级的测量精度。
超声波测距误差分析
根据超声波测距公式L=C×T，可知测距的误差是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。
时间误差
当要求测距误差小于1mm时，假设已知超声波速度C=344m/s (20℃室温)，忽略声速的传播误差。测距误差s△t<(0.001/344) ≈0.000002907s 即2.907ms。
在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1mm的误差。使用的12MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度，因此系统采用89C51定时器能保证时间误差在1mm的测量范围内。
超声波传播速度误差
超声波的传播速度受空气的密度所影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系，如表1所示。
已知超声波速度与温度的关系如下：
式中： r —气体定压热容与定容热容的比值，对空气为1.40，
R —气体普适常量，8.314kg·mol-1·K-1，
M—气体分子量，空气为28.8×10-3kg·mol-1，
T —绝对温度，273K+T℃。
近似公式为：C=C0+0.607×T℃
式中：C0为零度时的声波速度332m/s；
T为实际温度(℃)。
对于超声波测距精度要求达到1mm时，就必须把超声波传播的环境温度考虑进去。例如当温度0℃时超声波速度是332m/s, 30℃时是350m/s，温度变化引起的超声波速度变化为18m/s。若超声波在30℃的环境下以0℃的声速测量100m距离所引起的测量误差将达到5m，测量1m误差将达到5mm。
Ⅳ 医学超声成像原理
我总结一下医学超声成像的原理
超声波成像需要三个步骤：发射声波，接受反射声波，以及信号分析处理得到图像。
超声波探头是通过压电陶瓷换能器发射超声波，不同的探头能够发射的声波频率不同。医学超声波频率一般是2-13MHz，声波频率越高，衍射越弱，成像分别率越高；但与此同时，频率越高，声波衰减也越快，穿透深度就小。因此，我们在探测心脏的时候，只能用频率较低的声波，否则探测的深度不够，虽然成像效果差一些；而在探测颈动脉、股动脉等表皮下方的血管时，就用频率高的声波，成像好清晰许多。实验中，我们采用的心脏探头为2-4MHz，血管探头为10MHz。
接收反射波的依旧是同一个超声波探头，压电陶瓷换能器将声波信号转换成电信号，之后电脑上的系统进行信号处理成像。
B型超声波显示的是探头面向的组织切面的二维灰度图。我们知道确定二维灰度图上的每个点需要3个信息，横坐标、纵坐标和灰度。这些是怎么得到的呢？由于超声波在人体内接触到组织会反射，不同的组织声阻抗不同，根据接收到的回波反射率计算得到声阻抗，对应于图上的灰度（如血管壁的组织声阻抗差不多，在图像上的灰度就差不多，就能看出来是血管的形状）。假设探头是一维的，那么探头上每一个探针的位置就对应一个横坐标。纵坐标是由发射和接收声波的时间差决定的，假设声波在人体中传播速度相同，那么时间越长表示反射组织的位置越深。最后由得到的灰度图，可以看到组织轮廓，并可以进行测量，如血管直径，面积等等。
当然，具体的成像过程远远比这个复杂，因为B超是实时的，如何区分发射波、反射波、如何去除噪音，放大信号，信号处理非常复杂，我也不清楚。但以上简单的描述，已经足够我们大致了解成像的过程。
多普勒效应我们中学物理都学过，无论是发射者还是接收者相对声波传播介质运动，都会引起观察到的声波频率的变化。
利用多普勒效应测量血流速度如下图，探头发射声波的方向和血流方向的夹角为 \theta，发射声波频率为 f_0，反射声波频率为 f'，多普勒频率也就是频移为f_D，声波在人体组织中传播速度为c，血流速度为v
则由多普勒频率可以计算得到血流速度，公式如下
它的推导过程主要就是套两次多普勒效应公式，发射时认为接收者（血液）相对声波介质（人体组织）运动，而回收时认为发射者（血液反射声波）相对介质运动。然后相加项近似两个频率不变得到分母的2f_0。
之前做彩超检查子宫，我就问给我检查的护士姐姐啥是彩色超声波，因为我发现无论是检查结果还是他们的显示屏都是黑乎乎的，完全不知道彩色在哪里。
彩超相比于B超，通过多普勒效应测量血流的速度，并在图像中通过着色来表出来。所以这个彩色并不是直接反应人体组织颜色的，颇令人失望。一般来讲，图像中红色表示血流方向是迎面而来，而蓝色表示血流方向是离你而去。同时，颜色越深表示血流速度越快。
脉冲多普勒的原理不太懂，网上查了一下彩色多普勒和脉冲多普勒的区别，大概是方法不太一样，也有各自的优缺点。实验时，我们通过脉冲多普勒得到血流速度的频谱，也就是血路速度随时间的变化图（波形图），不是人体组织的成像图。通过测量两个血流速度脉冲之间的水平距离（时间差），就可以计算得到心率，如果在彩色多普勒图像（B型超声图像也行）测量血管的直径，进而计算出血管的面积，再乘以血流速度的波形图一个周期内曲线下方的面积（积分），就可以得到血流量（一分钟内流过的血流体积）
下图就是我的颈动脉彩色多普勒成像（上部分），和脉冲多普勒成像（下部分），并且测量了血流速度的峰值、心率（2倍心率）、血管直径和血流量（VolFlow）等信息
总结起来，医学超声仪器的物理原理：用压电换能器发射和接收超声波，通过反射率、接收时间、探针位置得到组织轮廓成像，通过多普勒效应测量血流速度。B超成像是二维的灰度图，反应组织轮廓，彩超是二维灰度图上加了血流速度的信息，脉冲多普勒得到的是血流速度随时间的变化波形。
想起来一个有趣的地方，用脉冲多普勒的时候，仪器会发出跳动的声音，无论是测量血管还是心脏。我不知道这个声音，是我心跳或者血流脉冲声音的放大，还是仪器自带的声音，配合我心跳的跳动而播放。
一些自问自答 ：
1.血流速度怎么测量：多普勒效应
2.血流量怎么得到：血管面积乘以血流速度的积分
3.心率怎么得到：脉冲多普勒中，两次血流量最大值的之间间隔为周期
4.心脏容积怎么得到：描迹自动求面积
5.血管面积怎么得到：描迹或者测量血管半径
6.心功能怎么得到：心收缩和心舒张的左心室心脏容量的比值
7.彩色多普勒和脉冲多普勒的区别：一个是二维成像图、一个是频谱
参考资料：
1. 维基网络：医学超声检查
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③ 运动对血流分布的影响 实验设计
④ 运动对人体血流分布的影响 实验结果