超聲波物位計的原理及應(yīng)用

超聲波物位計技術(shù)原理

超聲波物位計安裝于容器上部在電子單元的控制下，探頭向被測物體發(fā)射一束超聲波脈沖。聲波被物體表面反射，部分反射回波由探頭接收并轉(zhuǎn)換為電信號。從超聲波發(fā)射到被重新被接收，其時間與探頭至被測物體的距離成正比。電子單元檢測該時間，并根據(jù)已知的聲速計算出被測距離。通過減法運算就可得出物位值。由于溫度對聲速具有影響，所以儀表應(yīng)測量溫度，以修正聲速。

超聲波物位計技術(shù)問答

1． 超聲波物位計適于什么樣的應(yīng)用環(huán)境？

通常應(yīng)用于溫度在-40℃～100℃之間、壓力在3Bar（5kg/cm2）以下的場所進行液位或料位的測量。在常溫、常壓的情況下，選擇超聲波物位計測量液體液位是*佳的選擇，具有工作可靠、安裝簡便、使用周期長、免維護的特點，并具有相對的價格優(yōu)勢。由于超聲波物位計在測量物位時，與被測介質(zhì)不接觸，同時為全密閉防腐結(jié)構(gòu)，因此對于粘稠的、腐蝕性的、渾濁的等各種液體的液位測量，效果*佳。

2． 對于密閉容器內(nèi)的揮發(fā)性的液體的液位測量，應(yīng)注意那些事項？

應(yīng)注意兩點： a 容器內(nèi)氣體聲速可能與空氣中的聲速不同，如液位計不能對聲速進行修正，則會出現(xiàn)一定的誤差； b 揮發(fā)性的液體會在超聲波液位計探頭表面凝結(jié)，阻擋聲波的收發(fā)，要求液位計具有可變功率控制功能。我公司產(chǎn)品能夠滿足以上要求，并有大量的實踐應(yīng)用。

3． 超聲波物位計對固體料位的效果如何嗎？

使用超聲波物位計進行料位測量是可行的，有足夠的應(yīng)用經(jīng)驗和成功實例。在對料位進行測量時，應(yīng)選擇好安裝位置，選擇料面相對平整的位置；對于粉末狀的料位，可選擇功率（量程）更大的物位計進行測量。

4． 對于液面劇烈波動的液體，如何使用超聲波液位計進行液位測量？

有三種可行的辦法： a 選用具有自動功率控制功能的超聲波液位計 b 選用更大量程的超聲波液位計 c 在液體中加入塑料管，測量塑料管內(nèi)液位

5． 兩線制超聲波物位計與三線制超聲波物位計有和不同？

兩線制超聲波物位計其供電（DC24v）與信號輸出（DC4-20mA）共用一個回路，僅使用兩條線即可，為標準的變送器形式，不足之處是發(fā)射功率相對略微微弱一些。三線制超聲波物位計實際上為四線制，其供電（DC24v）與信號輸出（DC4-20mA）回路分離，各使用兩條線，當它們負端共地相連時，通常使用三條線即可。其優(yōu)勢是發(fā)射功率較大。

6． 什么是超聲波物位計的盲區(qū)？

超聲波物位計在發(fā)射超聲波脈沖時，不能同時檢測反射回波。由于發(fā)射的超聲波脈沖具有一定的時間寬度，同時發(fā)射完超聲波后傳感器還有余振，期間不能檢測反射回波，因此從探頭表面向下開始的一小段距離無法正常檢測，這段距離稱為盲區(qū)。被測的物位如進入盲區(qū)，儀表將不能正確檢測，會出現(xiàn)誤差。如有需要，可以將物位計加高安裝。

7． 在工程設(shè)計選型時，*應(yīng)注意的問題是什么？

要選擇一個好的安裝位置，設(shè)計合適的安裝接口。

① 安裝位置要盡可能選擇液面平穩(wěn)、料面平整的位置，同時遠離扶梯、進料口、出料口，盡可能與容器壁保持較遠的距離，遠離攪拌器。

② 安裝接口要求開口尺寸足夠大，當為法蘭安裝時，法蘭下面的接管長度要設(shè)計合理，對于我公司的10米、12米量程的物位計，接管長度應(yīng)不大于15cm，選擇DN80以上的法蘭口。對于15米、20米、30米和40米量程的物位計，接管長度應(yīng)不大于20cm；選擇DN200以上的法蘭口。對于8米以下量程的物位計，對接管長度無要求，可適當設(shè)計，以消除盲區(qū)的影響，并選擇DN65以上的法蘭口。

8． 超聲波物位計是超聲波液位計和超聲波料位計的統(tǒng)稱。當用于測量液體液位時，通常稱為超聲波液位計。當用于測量固體料位時，通常稱為超聲波料位計。

應(yīng)用

在現(xiàn)場實際運用超聲波物位計時，會有各種因素對其穩(wěn)定、可靠的測量產(chǎn)生影響，下面我們將結(jié)合實際，講述各種干擾對超聲波物位計選用、使用、安裝的影響。超聲波流量計

（1）介質(zhì)及環(huán)境溫度的影響

超聲波從物料表面反射時，其反射頻率會受到物料溫度的影響而發(fā)生變化，為了補償這一變化，超聲波探頭內(nèi)裝有溫度傳感器，當探頭向處理器發(fā)送反射信號的同時，也把溫度信號送到微處理器，處理器將自動補償由于溫度對料位測量的影響。

此外，為了保證探頭的可靠工作，要求環(huán)境溫度不超過60℃。

（2）攪拌器對物位計測量的影響

如果物料容器內(nèi)裝攪拌器，它同樣會反射超聲波信號，造成假反射回波，并被傳送到微處理器。微處理器將根據(jù)統(tǒng)計學原理處理真假面具回波，所以要求超聲波從物料表面反射的回波應(yīng)至少為從攪拌器臂反射的回波的3倍。適當降低攪拌器的轉(zhuǎn)速，或?qū)⑻筋^偏離攪拌中心，都可以有效消除攪拌器產(chǎn)生的假面反射對料位測量的影響。

（3）超聲波物位計測量料位的極限值

1）料位

當一束超聲波脈沖向物料表面?zhèn)魉瓦^程中，若收到從物料表面來的反射波，將無法進行測量，這段距離就是盲區(qū)。物料料位不得高于盲區(qū)。

2）料位

料位也就是使超聲波能到達的距離傳感器的*遠距離，并且使反射回波能被傳感器接收。由于超聲波在傳播過程中的衰減以及物料表面對聲波的吸收，這一傳播距離對物料性質(zhì)依賴性很強，對于DU33來說，可測液體范圍為25m，固體范圍為15m。

總之，只要儀表選型、安裝適當，超聲波物位計的應(yīng)用效果還是比較滿意的。