基本介紹

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　　超聲波物位計(jì)是集超聲,、電子,、軟件于一身的高科技產(chǎn)品，國內(nèi)自主研制的儀表,，是各類工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量液位,、料位的儀器。該超聲波物位計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)均已達(dá)到了國際同類產(chǎn)品的較高水平,，可全面替代進(jìn)口的超聲波物位計(jì),。

　　原理

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　　物位測(cè)量過程中，超聲波信號(hào)由超聲波探頭發(fā)出,，經(jīng)液體或固體物料表面反射后折回,，由同一個(gè)探頭接收，測(cè)量超聲波的整個(gè)運(yùn)行時(shí)間 ,，從而實(shí)現(xiàn)物位的測(cè)量,。聲波傳輸距離 與聲速 和聲傳輸時(shí)間 的關(guān)系可用公式表示：

　　L：超聲波探頭距所測(cè)料面距離。單位：m;

　　v：經(jīng)溫度補(bǔ)償后的聲速值,。單位：m/s;

　　t：測(cè)量范圍內(nèi)聲波的運(yùn)行時(shí)間,。單位：s

　　用途

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　　液位和料位測(cè)量是工業(yè)上經(jīng)常遇到的一個(gè)問題，超聲測(cè)位技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn),，它不僅能定點(diǎn)和連續(xù)測(cè)位,，而且能方便的提供遙測(cè)或遙控所需的信號(hào)。與放射性測(cè)位技術(shù)相比,，超聲技術(shù)不需要防護(hù),，與激光測(cè)距技術(shù)相比，它又有簡單和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn),，同時(shí)超聲技術(shù)一般不需要運(yùn)動(dòng)部件,，所以在安裝和維護(hù)上又相應(yīng)比較方便。超聲波物位計(jì)可廣泛應(yīng)用于石油,、礦業(yè),、發(fā)電廠、化工廠、水處理廠,、污水處理站,、農(nóng)業(yè)用水、環(huán)保監(jiān)測(cè),、食品(釀酒業(yè),，飲料業(yè)、添加劑,、食用油,、奶制品)、抗洪防汛,、水文監(jiān)測(cè),、明渠、空間定位等許多行業(yè),。

　　主要指標(biāo)介紹

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　　1,、量程。代表超聲波物位計(jì)所能測(cè)量的最大范圍,，反映的是換能器的靈敏度,。量程越大，靈敏度越高,。超聲波物位計(jì)可以配置不同量程的換能器,。當(dāng)超聲波衰減快，界面反射差時(shí),，為避免超聲波探頭接收到的超聲波信號(hào)過弱,，而無法與噪音信號(hào)區(qū)分，就需要增大換能器的發(fā)射功率,。

　　2,、盲區(qū)。也叫死區(qū),，就是超聲波物位計(jì)測(cè)量不到的一段距離,。超聲波物位計(jì)在發(fā)射超聲波脈沖時(shí)，不能同時(shí)檢測(cè)反射回波,。由于發(fā)射的超聲波脈沖具有一定的時(shí)間寬度,，同時(shí)發(fā)射完超聲波后傳感器還有余振，期間不能檢測(cè)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(cè),，這段距離稱為盲區(qū)。相同量程的產(chǎn)品,，盲區(qū)越小,，就說明這個(gè)換能器的設(shè)計(jì)越好,。

　　3、溫度,。正常范圍是-10~60攝氏度,。雖然壓電陶瓷的極限工作溫度一般是150攝氏度，但超聲波物位計(jì)在制造過程中的大多數(shù)材料都不能在100攝氏度以上的溫度長期工作,。

　　4,、精度。主要受溫度變化影響較大,，為保證測(cè)量精度，大多數(shù)超聲波物位計(jì)都帶有溫度補(bǔ)償功能,。另外在氣體成分的變化也會(huì)對(duì)超聲波物位計(jì)的精度產(chǎn)生影響,，比如一些揮發(fā)性的液體，揮發(fā)后導(dǎo)致空氣成分變化,，導(dǎo)致氣體的聲速變化,，引起測(cè)量誤差。在常溫常壓以及不受外部環(huán)境干擾情況下,，大部分廠家可以將精度控制在0.5%以內(nèi),。

　　5、兩線制與三線制,。兩線制超聲波物位計(jì)其供電(DC24v)與信號(hào)輸出(DC4-20mA)共用一個(gè)回路,，也就是僅使用兩條線即可，不足之處是發(fā)射功率相對(duì)略微微弱一些,。三線制超聲波物位計(jì)實(shí)際上為四線制,，其供電(DC24v)與信號(hào)輸出(DC4-20mA)回路分離，各使用兩條線,，當(dāng)它們負(fù)端共地相連時(shí),，通常使用三條線即可，其優(yōu)勢(shì)是發(fā)射功率較大,。

　　優(yōu)點(diǎn)

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　　1.與激光測(cè)距技術(shù)相比,，有簡單和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn);

　　2.超聲技術(shù)一般不需要運(yùn)動(dòng)部件，所以在安裝和維護(hù)上又相應(yīng)比較方便;

　　3.超聲波物位計(jì)不僅能定點(diǎn)和連續(xù)測(cè)位,，而且能方便的提供遙測(cè)或遙控所需的信號(hào);

　　4.超聲波物位計(jì)與放射性測(cè)位技術(shù)相比,，不需要防護(hù)。

　　技術(shù)特點(diǎn)

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　　1.具有強(qiáng)勁發(fā)射力的換能器,，表面可自清潔,，利用更新的換能器結(jié)構(gòu)和制造工藝，顯著提高了換能器的工作性能,。

　　2.微處理器程序控制,、智能信號(hào)處理技術(shù),，可實(shí)現(xiàn)多種典型工況軟件處理模式，使物位計(jì)能適應(yīng)固體,、液體,、粉塵等復(fù)雜工況。

　　3.紅外線遙控編程調(diào)節(jié),，操作簡單可靠,，并帶有液晶現(xiàn)場(chǎng)顯示。

　　4.非接觸式連續(xù)測(cè)量,，減少維護(hù);

　　5.可用于測(cè)量物位,、空間、距離,，也可對(duì)標(biāo)準(zhǔn)或特別開關(guān)的液罐進(jìn)行自動(dòng)液位-體積轉(zhuǎn)換;

　　6.帶背光的液晶顯示器,，可按標(biāo)準(zhǔn)工程單位進(jìn)行顯示。

　　缺點(diǎn)

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　　1,、當(dāng)超聲波傳播介質(zhì)密度發(fā)生變化,，聲速也將發(fā)生變化，嚴(yán)重影響測(cè)量精度;

　　2,、超聲波物位計(jì)對(duì)溫度壓力比較敏感,，所以一般需要在常溫常壓下測(cè)量。

　　3,、有些物質(zhì)對(duì)超聲波有強(qiáng)烈吸收作用,，選用測(cè)量方法和測(cè)量儀器時(shí)要充分考慮液位測(cè)量的具體情況和條件。

　　特點(diǎn)

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　　最大量程可達(dá)40m 固體料位測(cè)量可達(dá)25m,。

　　最小分辨率1mm,。

　　LCD/LED大顯示屏。

　　智能信號(hào)處理技術(shù),。

　　全塑料防腐外殼：防護(hù)等級(jí)IP67,。

　　換能器結(jié)構(gòu)：小量程物位計(jì)法蘭安裝時(shí)，對(duì)法蘭接管長度無要求,。

　　簡單的按鍵設(shè)定參數(shù)：無需等待容器排空或加滿,，無需附加的遙控器。

　　靈活的安裝方式 ：螺紋(法蘭),、固定孔(支架),。

　　探頭可加長：適應(yīng)寒冷地區(qū)室外密閉容器安裝，防止結(jié)霜,。

　　配有高低位雙繼電器：四線制提供此作用,。

　　交流和直流供電形式可選：四線制和分體機(jī)主機(jī)提供此作用。

　　區(qū)別

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　　超聲波物位計(jì)主要的安裝方式有兩種,，一個(gè)是頂部安裝,，一個(gè)是底部安裝,，超聲波物位計(jì)采用的也是液體導(dǎo)聲，超聲探頭安裝在料罐底部外,，超聲波從底部傳入,，經(jīng)被測(cè)液體傳播到液面，反射后傳回探頭,。傳播時(shí)間與液位的高低成正比,。 [1]

　　微波物位計(jì)以光速傳播，速度幾乎不受介質(zhì)特性的影響,，傳播衰減也很小,，約0.2dB/km.回波信號(hào)強(qiáng)弱很大程度上取決于被測(cè)液面上的反射情況。在被測(cè)液面上的反射率除了取決于被測(cè)物料的面積和形狀外,，主要取決于物料的相對(duì)介電常數(shù)εr.相對(duì)介電常數(shù)高,，反射率也高，得到的回波強(qiáng)度高;相對(duì)介電常數(shù)低,，物料會(huì)吸收部分微波能量,，回波強(qiáng)度較低,。

　　應(yīng)用概況

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　　在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用時(shí),，會(huì)有各種因素對(duì)其穩(wěn)定、可靠的測(cè)量產(chǎn)生影響,，下面我們將結(jié)合實(shí)際,，講述各種干擾對(duì)超聲波物位計(jì)選用、使用,、安裝的影響,。超聲波流量計(jì)

　　(1)介質(zhì)及環(huán)境溫度的影響

　　超聲波從物料表面反射時(shí)，其反射頻率會(huì)受到物料溫度的影響而發(fā)生變化,，為了補(bǔ)償這一變化,，超聲波探頭內(nèi)裝有溫度傳感器，當(dāng)探頭向處理器發(fā)送反射信號(hào)的同時(shí),，也把溫度信號(hào)送到微處理器,，處理器將自動(dòng)補(bǔ)償由于溫度對(duì)料位測(cè)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(duì)物位計(jì)測(cè)量的影響

　　如果物料容器內(nèi)裝攪拌器,，它同樣會(huì)反射超聲波信號(hào),，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(jì)學(xué)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(dāng)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(duì)料位測(cè)量的影響,。

　　(3)超聲波物位計(jì)測(cè)量料位的極限值

　　1)最高料位

　　當(dāng)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(jìn)行測(cè)量,，這段距離就是盲區(qū)。物料最高料位不得高于盲區(qū),。

　　2)低料位

　　低料位也就是使超聲波能到達(dá)的距離傳感器的最遠(yuǎn)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(duì)聲波的吸收,，這一傳播距離對(duì)物料性質(zhì)依賴性很強(qiáng),，對(duì)于DU33來說，可測(cè)液體范圍為25m,，固體范圍為15m,。

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

　　5 結(jié)束語

　　超聲波類儀表(超聲波流量計(jì))是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在工業(yè)測(cè)量中的具體運(yùn)用,，是高新電子技術(shù)和聲學(xué)原理相結(jié)合的產(chǎn)物,。比起常規(guī)儀表，它們的智能化更高,，應(yīng)用的技術(shù)更*,，也給用戶帶來更大方便。