超聲波液位測量的原理:超聲波探頭(既是發(fā)射換能器又是接收換能器)被置于容器底部,當它向液面發(fā)射短促的脈沖時,,在液面處產生反射,回波被探頭接收器接收,。若超聲波探頭到液面的距離為h,聲波在液體中的傳播速度為υ,,則有下列簡單關系:
h=½υt
其中,,t——超聲脈沖從發(fā)射到接收所經過的時間。
當超聲波的傳播速度為已知時,,利用式就可以求得液位,。
選擇單探頭還是雙探頭主要應根據測量對象的具體情況考慮。一般多采用單探頭方案,,因為單探頭簡單,、安裝方便、維修工作量也較小,,可以直接測出液位高度h,,不必修正。但是,,單探頭方案有一個接收盲區(qū)問題,。在發(fā)射超聲波脈沖時,要在探頭上加比較高的激勵電壓,,這個電壓雖然持續(xù)時間較短,,但在停止發(fā)射時,,在探頭上仍存在一定的余振,。如果在余振時間將探頭轉向接收放大線路,則放大器的輸入將還有一個足夠強的信號,。顯然在這段時間內,,即使能收到回波信號,該信號也很難被分辨出來,,因此稱這段時間為盲區(qū)時間,。過了盲區(qū)時間后,接收換能器才能分辨回波信號,。探頭的盲區(qū)時間與結構參數,、工作電壓、頻率等因素有關,,可以通過實驗確定,。如果知道盲區(qū)時間,,再求得超聲波的傳播速度,就可以確定盲區(qū)距離,。由于盲區(qū)距離的限制,,采用該方案時,不能測量小于盲區(qū)距離的液位,。
采用雙探頭方案時,,從理論上由于沒有盲區(qū)問題。但是電路耦合及非定向聲波對接收器的作用,,在發(fā)射超聲波脈沖時,,接收線路中也將產生微弱的輸出。此外,,當探測距離較遠時,,為了保證一定靈敏度,應采用大功率發(fā)射換能器,,加大發(fā)射功率,;采用高靈敏度的的接收換能器。
此外,,還可用固介式,。固介式是用固體傳聲,把傳聲棒插入液體中,,探頭裝在傳聲棒上端,,當聲波經傳聲棒傳到液體表面時,就有反射波沿傳聲棒傳回,。由于聲波在固體中聲波傳播較為復雜,、同時存在幾種不同速度的聲波,干擾很大,,信噪比很難提高,,精度也很難提高,所以一般很少用固介式方案,。
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