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超聲波液位計(jì)的工作原理和故障原因
閱讀：2358 發(fā)布時(shí)間：2021-7-15
超聲波液位計(jì)是由微處理器控制的非接觸式連續(xù)量液位測量儀表。安裝簡單,、測量方便,，且不受液體的粘度、密度等影響,，且因其無機(jī)械可動(dòng)部分,，可靠性較高，維護(hù)工作量小,，在液位測量中具有廣泛的應(yīng)用,。
超聲波液位計(jì)的測量精度相對較低，測量存在盲區(qū),，不可在壓力容器中測量,，也不能用于測量易揮發(fā)性介質(zhì),。正是由于超聲波液位計(jì)本身的局限性,，在使用過程中如果不加注意,，容易出現(xiàn)一些故障,。為幫助用戶更好地使用超聲波液位計(jì)，本文重點(diǎn)談?wù)劤暡ㄒ何挥?jì)的工作原理和故障原因,。
一,、超聲波液位計(jì)的測量原理
超聲波液位計(jì)在測量中,，超聲波脈沖由傳感器（換能器）發(fā)出,，經(jīng)物體表面反射后被同一傳感器（換能器）接收,，并轉(zhuǎn)換成電信號,，由超聲波的發(fā)射和接收之間的時(shí)間來計(jì)算傳感器（換能器）到被測液位的距離,。
所以，超聲波液位計(jì)就是利用超聲波遇到不同物質(zhì)的界面產(chǎn)生反射,，通過測量回聲距離的原理,，根據(jù)超聲波的發(fā)射和接收進(jìn)行測量的,。
由于超聲波的發(fā)射和接收是一個(gè)來回,，所以實(shí)際的測量距離值用公式表示就是：S=C×T/2,。其中,，S為測量距離值,，C為聲速,，T為傳輸時(shí)間,。
超聲波在空氣中傳輸?shù)乃俣仁枪潭ǖ?，池子的深度或罐體的高度也是一定的。實(shí)際的液位就是池子或罐體等容器的深度減去超聲波測量的距離,，就是液位或物位的高度,。由此，就實(shí)現(xiàn)了超聲波對液位的測量,。
二,、超聲波液位計(jì)故障發(fā)生原因
1、超聲波傳播速度C引起的測量不準(zhǔn)
由于超聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度C不同,，如0℃時(shí),，空氣中聲波傳播速度約為331m/s,，在水蒸氣中為403m/s,，且隨著壓力和溫度變化,，傳播速度C也會發(fā)生變化,，當(dāng)溫度為100℃，空氣中聲波傳播速度由0℃時(shí)的331m/s增加為387m/s,，并且測量探頭越接近液面?zhèn)鞑ニ俣菴變化越顯著,，這樣由于傳播速度C的變化和不確定產(chǎn)生的測量誤差，必須通過物理標(biāo)定或采用壓力,、溫度補(bǔ)償?shù)绒k法來減少測量中的誤差，現(xiàn)在也有許多測量探頭帶有壓力,、溫度補(bǔ)償功能，當(dāng)壓力和溫度穩(wěn)定時(shí)，也可以直接通過整定壓力和溫度值到當(dāng)前值,，進(jìn)行壓力和溫度補(bǔ)償。
2,、由于電源電壓波動(dòng)引起的測量不準(zhǔn)
對于單探頭的測量裝置,，同一測量探頭既做發(fā)射器又做接收器，那么在發(fā)射超聲波時(shí),，當(dāng)探頭上加了較高的激勵(lì)電壓，會使盲區(qū)距離加大,，且有可能超出測量的范圍,；當(dāng)探頭上電壓過低，由于測量距離較遠(yuǎn),，可能接收不到回返的信號,，致使不能正常工作，或產(chǎn)生測量誤差,，這時(shí)就需要調(diào)整電源電壓到額定值,，使探頭正常工作。
3,、所選測量的量程不合適
由于盲區(qū)距離的存在及超聲波在傳播過程中會產(chǎn)生衰減,，因此利用超聲波測量液位有一定的測量范圍，而不是無限制的,，所以應(yīng)選擇合適的探頭及工作方式,。
4、測量傳播介質(zhì)引起的故障
在測量中,，傳播介質(zhì)中含有較大的液滴顆粒時(shí),，當(dāng)超聲波遇到這些液滴會產(chǎn)生散射和反射，這些液滴也會吸收超聲波,，造成超聲波的衰減,，從而造成測量誤差或者使測量探頭無法工作，這種現(xiàn)象在我國的北方地區(qū),，尤其是冬天更是常見,。當(dāng)這些液滴附著在測量探頭表面時(shí)，危害更大,，一方面會使測量探頭不能工作,，另一方面時(shí)間過長液滴可能會腐蝕探頭表面，使測量探頭無法使用,，因此應(yīng)及時(shí)通過通風(fēng)和擦拭,，并加裝過濾裝置，對測量探頭加裝保護(hù)罩,。當(dāng)液滴顆粒較小且沒有附著在探頭表面時(shí),，也可以采用大功率的探頭或雙探頭測量方式解決,。
5、測量液位液面引起的故障
當(dāng)被測液位液面附有其他雜質(zhì)或液面很不平時(shí),，超聲波遇到漫反射或波束反射到其他方向,，而回到測量探頭的超聲波很少，超出測量探頭靈敏度范圍,，這樣測量探頭測不到波束,，不能反映，無法正常工作,，為改變這種狀況,，可采取在測量探頭的下方放置鐵絲圍井等方式解決。
6,、安裝方式引起的故障
超聲波液位計(jì)是有盲區(qū)的,，如同人的眼睛一樣，盲區(qū)是當(dāng)物體離眼睛非常近的時(shí)候,，反而看不清楚了,，這一段距離就叫盲區(qū)。
超聲波液位計(jì)的盲區(qū),，根據(jù)量程的不同,，盲區(qū)也不同。量程越小,，則盲區(qū)越小,，量程越大，則盲區(qū)越大,。但一般在30-50cm之間,。所以，在安裝超聲波液位計(jì)時(shí),，盲區(qū)一定要考慮進(jìn)去,。
超聲波液位計(jì)的測量探頭（換能器）應(yīng)垂直安裝到合適的位置，當(dāng)傾斜安裝時(shí),，測量探頭發(fā)出的超聲波波束就會反射到其他方向，這時(shí),，測量探頭收不到波束,，無法正常工作，所以應(yīng)校正重新安裝,，當(dāng)測量探頭距液面過近或過遠(yuǎn)時(shí),，也影響測量，所以測量探頭應(yīng)安裝到距離液面合適的位置,，使液面高度變化范圍在測量探頭的測量范圍內(nèi),，液面最高位置應(yīng)在盲區(qū)距離外,。
計(jì)為Uson-11系列超聲波液位計(jì)采用微處理器程序控制技術(shù)以及智能信號處理技術(shù)，測量高效,、精準(zhǔn),。EMC設(shè)計(jì)符合IEC61000-4(GB/T17626.2)標(biāo)準(zhǔn)，確保該液位計(jì)能夠在強(qiáng)干擾的苛刻嘈雜工業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定可靠工作?，F(xiàn)有5米,、10米、15米三種量程可選,。一般地,，量程為5m/10m時(shí)，其盲區(qū)≤0.3m,，量程為15m時(shí),，其盲區(qū)≤0.6m。