超聲波液位計(jì)

一.超聲波液位計(jì)簡介1

聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)受到阻力,稱為聲阻抗,此外,聲波在兩種介質(zhì)的分界面上,會(huì)發(fā)生反射和透射現(xiàn)象。當(dāng)兩種介質(zhì)的聲阻抗相差較大時(shí),大部分聲波會(huì)從分界面反射回來,只有一小部分能透過分界面繼續(xù)傳播。超聲波液位計(jì)利用聲波的傳播特性來測量液位。利用超聲波碰到液面(或料面)產(chǎn)生反射波的原理,測量發(fā)射波和反射波的時(shí)間差,計(jì)算出液面高度的,稱為反射式超聲波液位計(jì)。超聲波液位計(jì)可進(jìn)行液位連續(xù)測量,還可以用做兩種液體的界面測量。二.超聲波液位計(jì)測量原理與組成結(jié)構(gòu)2

1、反射式超聲波液位計(jì)

設(shè)被測液面與探頭距離為h1超聲波在該介質(zhì)中的傳播速度為v,超聲波從探頭發(fā)射到液面,又由液面反射到探頭的時(shí)間為t1=2h1/v可得到液面高度為h1=vt1/2二.超聲波液位計(jì)測量原理與組成結(jié)構(gòu)3

2、超聲波界面計(jì)測量原理

當(dāng)超聲波從液體達(dá)到液體、污泥界面時(shí),一部分聲波被反射,另一部分聲波透過界面繼續(xù)向下,直到污泥與池底的界面,發(fā)生第二次反射。根據(jù)發(fā)射和兩次反射的時(shí)間差,可以計(jì)算出液體的界面高L1和總液位高度L。必須注意的是,超聲波在不同介質(zhì)中傳播速度不同,因此要根據(jù)介質(zhì)修正。二.超聲波液位計(jì)測量原理與組成結(jié)構(gòu)43、液位計(jì)組成結(jié)構(gòu)

液位探頭由超聲波發(fā)生器和接收器組成,通常采用壓電陶瓷,工作于諧振狀態(tài)。它既能將電能轉(zhuǎn)換成聲能,也能將聲能轉(zhuǎn)換成電能。二次儀表由超聲振蕩器、功率輸出電路、時(shí)鐘時(shí)標(biāo)振蕩器、整形放大電路、計(jì)時(shí)運(yùn)算電路、指示儀表和電源等組成。時(shí)鐘電路定時(shí)觸發(fā)輸出電路,產(chǎn)生電脈沖信號,驅(qū)動(dòng)超聲發(fā)生器,產(chǎn)生脈沖式超聲波。時(shí)鐘電路同時(shí)觸發(fā)計(jì)時(shí)電路,開始計(jì)時(shí)。當(dāng)超聲波經(jīng)液面反射回來,由接收器轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)整形放大后,作為計(jì)時(shí)電路的停止信號。計(jì)時(shí)電路測得的為從超聲脈沖發(fā)出到接收到反射信號的時(shí)差,經(jīng)運(yùn)算后得出液位信號,通過指示表顯示。

二.超聲波液位計(jì)測量原理與組成結(jié)構(gòu)

聲波在介質(zhì)中的傳播速度不僅與介質(zhì)有關(guān),還與溫度有關(guān),必須根據(jù)溫度進(jìn)行修正。（對空氣介質(zhì)的修正系數(shù)為0.17%/℃）

壓電陶瓷的諧振頻率隨溫度變化,為提高發(fā)射聲能效率,要求探頭工作在諧振狀態(tài),因此振蕩器的頻率也必須根據(jù)溫度修正,滿足諧振要求。

超聲波以脈沖形式發(fā)射,脈沖的持續(xù)時(shí)間約為2~3ms(按20℃空氣聲速為343m/s計(jì)算),3ms的行程將近1m,即探頭與液面之間距離不得小于0.5m,這是超聲波液位計(jì)的盲區(qū)。

超聲波液位計(jì)為非接觸檢測,具有精度高(校準(zhǔn)后可達(dá)0.1%)、換能器壽命長等優(yōu)點(diǎn);但當(dāng)被測液體波動(dòng)大時(shí)誤差大。單探頭式不能檢測小于盲區(qū)的距離,雙探頭式理論上無盲區(qū),但由于側(cè)向超聲輻射對接收器的作用,使接收電路有微弱輸出,易產(chǎn)生千擾三、超聲波液位計(jì)安裝方式6

法蘭連接安裝方式如圖所示,要求法蘭接管的高度證接管與設(shè)備交界處不妨礙聲波發(fā)射與接收。超聲波探頭上有安裝法蘭的外螺紋。根據(jù)探頭的直徑,選用相應(yīng)尺寸的法蘭探頭與法蘭蓋連接妥當(dāng),然后再將法蘭蓋與法蘭根據(jù)設(shè)備求連接安裝。裝注意事項(xiàng)如下1、保最高液面不進(jìn)入探頭的盲區(qū)內(nèi)。2、在探頭規(guī)定的波束發(fā)射角下,錐形波東在最低測量液面上,不與容器壁及其它能反射聲波的構(gòu)件接觸。3、盡量避開物料入口,避免加物料時(shí)的干擾。四.超聲波液位計(jì)適用范圍與注意事項(xiàng)7

適用于液體、顆粒狀、粉狀物料以及粘稠、有毒介質(zhì)的物位測量對有腐蝕介質(zhì)要考慮選用防腐材質(zhì)探頭。1、可用于有壓及常壓容器。2、可選防爆結(jié)構(gòu)。3、不宜用于溫度變化較大的工藝過程。4、液面要求穩(wěn)定。5、液體表面的懸浮物、泡沫等會(huì)影響聲波的反射強(qiáng)度,的泡沫會(huì)導(dǎo)致無有效回波。6、超聲波液位計(jì)不能用于真空系統(tǒng)。

五、超聲波液位計(jì)常見故障處理第一種：現(xiàn)場容器里面有攪拌，液體波動(dòng)比較大，影響超聲波液位計(jì)的測量。故障現(xiàn)象：無信號或者數(shù)據(jù)波動(dòng)厲害。原因：超聲波液位計(jì)說的測量幾米距離，都是指平靜的水面。比如5米量程的超聲波液位計(jì)，一般是指測量平靜的水面最大距離是5米，實(shí)際出廠會(huì)做到6米。遇到容器里面有攪拌的情況下，水面不是平靜的，反射信號會(huì)減弱到正常信號的一半以下。解決方法：1.選用更大量程的超聲波液位計(jì)，如果實(shí)際量程是5米，那就要用10米或者15米的超聲波液位計(jì)來測量。2.如果不換超聲波液位計(jì)，而且罐子內(nèi)液體無粘性，還可以安裝導(dǎo)波管，把超聲波液位計(jì)探頭放在導(dǎo)波管內(nèi)測量液位計(jì)高度，因?yàn)閷?dǎo)波管內(nèi)的液面基本是平穩(wěn)的。3.建議把二線制超聲波液位計(jì)改為四線制的。五、超聲波液位計(jì)常見故障處理二種：現(xiàn)場有電磁干擾。故障現(xiàn)象：超聲波液位計(jì)數(shù)據(jù)無規(guī)律跳動(dòng)，或者干脆顯示無信號。原因：工業(yè)現(xiàn)場會(huì)有很多電動(dòng)機(jī)、變頻器還有電焊都會(huì)對超聲波液位計(jì)測量造成影響。電磁干擾會(huì)超過探頭接收到的回波信號。解決方法：1.超聲波液位計(jì)必須可靠接地，接地后，電路板上的一些干擾，會(huì)通過地線跑掉。而且這個(gè)接地是要單獨(dú)接地，不能跟其他設(shè)備共用一個(gè)地。2.電源不能跟變頻器、電動(dòng)機(jī)同一個(gè)電源，也不能從動(dòng)力系統(tǒng)電源上直接引電。3.安裝地點(diǎn)要遠(yuǎn)離變頻器、變頻電動(dòng)機(jī)、大功率電動(dòng)設(shè)備。如果不能遠(yuǎn)離，就要在液位計(jì)外面裝金屬的儀表箱來隔絕屏蔽，這個(gè)儀表箱也要接地。六、雷達(dá)與超聲波液位計(jì)區(qū)別雷達(dá)發(fā)射的是電磁波，不需要傳播媒介，而超聲波是聲波，是一種機(jī)械波，是通過壓電物質(zhì)的振動(dòng)來發(fā)射的，所以它不可能用在壓力較高或負(fù)壓的場合，一般只用在常壓容器，雷達(dá)可以用在高壓的過程罐。而且雷達(dá)的精度肯定是比超聲波高，在液氯貯罐液位的測量上肯定是用雷達(dá)好，就是價(jià)格高點(diǎn)。

超聲波只能用于常壓容器，根本原因在于超聲波的波速與被測介質(zhì)（空氣）的壓力和溫度有關(guān)，一般來說超聲波液位計(jì)的傳感器部分同時(shí)安裝有溫度檢測，自身可以進(jìn)行