超聲波液位計(jì)原理解析

時(shí)間：2019-05-26作者：西安賽譜自動化儀表技術(shù)有限公司瀏覽：130

傳感器發(fā)出的超聲波碰到被測介質(zhì)被反射，反射回波的質(zhì)量反映了物位計(jì)應(yīng)用效果?；夭ㄙ|(zhì)量定義為小回波幅度(在惡劣條件下回波幅度)比大噪聲幅度(虛假回波、多徑反射回波等的幅度)?；夭ㄙ|(zhì)量數(shù)值越大，物位計(jì)應(yīng)用效果越好。
　　超聲波物位計(jì)工作頻率及測量性能：傳感器高頻(40-70KHz)工作時(shí)，傳感器的尺寸小，盲區(qū)小，方向性好，精度高，但其聲波衰減，傳播介質(zhì)(空氣)波動時(shí)穿透性差，測距較小。傳感器低頻(10-20KHz)工作時(shí)，傳感器尺寸大，盲區(qū)大，方向性不好，精度低，其優(yōu)勢是聲波衰減慢，傳播介質(zhì)(空氣)波動時(shí)穿透性較好，測距稍遠(yuǎn)。
　　超聲波的回波強(qiáng)度主要受以下兩個因素影響：

　　1.傳播介質(zhì)越穩(wěn)定越有利于傳播。

　　超聲波是機(jī)械波。機(jī)械波在傳播過程中會受到傳播介質(zhì)穩(wěn)定程度的影響。例如：有一池塘水，當(dāng)風(fēng)平浪靜時(shí)， 往池塘中扔一石子就可看到水波紋，當(dāng)大風(fēng)使池塘水起波浪時(shí)，往池塘中扔很大的石頭都難看到水波紋。引起空氣波動因素很多，如：粉塵，氣浪，蒸汽，料流等都會引起空氣波動，降低回波質(zhì)量，影響測量效果。當(dāng)粉塵，氣浪等現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，建議用低頻超聲波物位計(jì)來測量。

　　2.被測介質(zhì)表面越平整，聲阻抗越大(越硬)越有利于反射回波。

　　在固體測量時(shí)，被測表面都是不平的，有一定的安息角。在這種條件下的反射波是漫反射波。由于反射與波長有關(guān)，當(dāng)反射面的線度可與波長相比時(shí)或較大時(shí)，才能發(fā)生反射。顯然，工作頻率越高，其波長越小，對于較小的物料，較易于發(fā)生漫反射。例如，頻率為10KHz的機(jī)械波在空氣中的波長是34mm，大多數(shù)情況下，物料的線度都不會有這么大。此外，低頻工作時(shí)，**波的開角大，回波就會很寬。這時(shí)測得的數(shù)據(jù)也就不準(zhǔn)了，有時(shí)會差幾百毫米甚至1米或更多。因此，測量顆粒較小的固體料位，建議使用高頻超聲波物位計(jì)。
　　綜上述，考慮現(xiàn)場工況時(shí)，應(yīng)特別注意兩個方面：換能器到被測介質(zhì)間的空氣狀態(tài)和被測介質(zhì)的表面狀態(tài)。
　　超聲波物位計(jì)的選擇：

　　1.換能器

　　生產(chǎn)商給出的大量程一般是在實(shí)驗(yàn)室條件下才能達(dá)到。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，選擇量程時(shí)，要留有余量。應(yīng)確保測量距離為儀表大量程的0.3-0.5倍。好有應(yīng)用案例。

　　2.控制表

　　應(yīng)選擇有回波顯示功能的控制表。由于物位測量工況的不確定性，物位計(jì)的工作性能僅用數(shù)字表示是不夠的?；夭@示是將換能器到被測介質(zhì)之間全過程的回波顯示出來。盲區(qū)附近的波形狀況，真實(shí)回波、虛假回波以及雜散噪聲的幅度、寬度以及信噪比等有關(guān)測量性能的因素通過回波曲線的形式全面反映出來，使用戶做到一目了然，心中有數(shù)。
　　 一臺好的超聲波物位計(jì)應(yīng)具備的性能：頻率高、**波開角小(方向性好)，換能器諧振好(盲區(qū)小)，換能器要起振，剎車，諧振頻率準(zhǔn)。全量程回波處理動態(tài)范圍大(100-120dB)，回波圖形顯示。在多虛假回波的工況下，回波波形不斷變化時(shí)，物位計(jì)應(yīng)能準(zhǔn)確地捕獲真實(shí)回波。因此，物位計(jì)的回波　　處理軟件應(yīng)具有良好的算法(是一種物位測量應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累的總和)。
超聲波物位計(jì)目前市場**：由于雷達(dá)技術(shù)的普及和發(fā)展以及雷達(dá)的技術(shù)特點(diǎn)，在物位測量中，超聲波物位計(jì)有被雷達(dá)物位計(jì)取代的趨勢。綜合性價(jià)比分析，在液位測量方面，超聲波物位計(jì)還有市場。


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