超聲波式物位計

1、一、超聲波及超聲波式物位計概述1、超聲波檢測原理當當振動頻率振動頻率高于高于20KHz以上（或以上（或振動頻率振動頻率大小于大小于16Hz）的，人在自然環(huán)境下無法聽）的，人在自然環(huán)境下無法聽到和感受到的聲波都稱為超聲波。頻率小到和感受到的聲波都稱為超聲波。頻率小于于20Hz（赫茲）的聲波叫做（赫茲）的聲波叫做次聲波次聲波超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，傳播速度取決于介質(zhì)的彈性常數(shù)及介質(zhì)的傳播速度取決于介質(zhì)的彈性常數(shù)及介質(zhì)的密度，而且還與介質(zhì)所處的狀態(tài)有關(guān)。密度，而且還與介質(zhì)所處的狀態(tài)有關(guān)。超聲波物位檢測方法通過超聲波物位檢測方法通過測量聲波從發(fā)射測量聲波

2、從發(fā)射至接受反射回波的時間間隔來確定物位高至接受反射回波的時間間隔來確定物位高低。低。超聲波物位計是基于超聲波物位計是基于壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)、和、和逆壓電逆壓電效應(yīng)效應(yīng)，一般采用較高頻率的超聲脈沖，通，一般采用較高頻率的超聲脈沖，通過發(fā)射器過發(fā)射器( (將交變電壓轉(zhuǎn)換成向外發(fā)射的機將交變電壓轉(zhuǎn)換成向外發(fā)射的機械波械波) )和接收器（把聲能轉(zhuǎn)換成電能），完和接收器（把聲能轉(zhuǎn)換成電能），完成聲波的接收和發(fā)射，從而完成對物位的成聲波的接收和發(fā)射，從而完成對物位的檢測。檢測。2 2、超聲波物位計的優(yōu)、缺點、超聲波物位計的優(yōu)、缺點（1）優(yōu)點優(yōu)點 可以定點和連續(xù)測量，能很方便地提供遙可以定點和連續(xù)測量，能很

3、方便地提供遙測或遙控所需要的信號；測或遙控所需要的信號； 測量裝置不需要防護；測量裝置不需要防護； 超聲波測量技術(shù)可選用氣體、液體或固體超聲波測量技術(shù)可選用氣體、液體或固體作為傳聲媒質(zhì)，有較大的適應(yīng)性；作為傳聲媒質(zhì)，有較大的適應(yīng)性； 沒有可動部件，安裝維護較方便；沒有可動部件，安裝維護較方便； 超聲波不受光線、粘度的影響等；超聲波不受光線、粘度的影響等； 超聲波物位計可以做到非接觸測量，因而超聲波物位計可以做到非接觸測量，因而 適合于強腐蝕性、高壓、有毒、高粘度液體適合于強腐蝕性、高壓、有毒、高粘度液體液位的測量。液位的測量。 不怕煙和光，不受電磁干擾，可測量各種不怕煙和光，不受電磁干擾，可測

4、量各種液體的液位和粉粒狀固體料位，還可用于液體的液位和粉粒狀固體料位，還可用于測量兩種液體界面、液位差、料位差等。測量兩種液體界面、液位差、料位差等。 介式的測量方式能測沸騰介質(zhì)的液位，允介式的測量方式能測沸騰介質(zhì)的液位，允許液面波動傾側(cè)、如測量火箭、飛機、輪許液面波動傾側(cè)、如測量火箭、飛機、輪船燃料倉內(nèi)的液位。液介式的測量方式應(yīng)船燃料倉內(nèi)的液位。液介式的測量方式應(yīng)用十分普遍，海水深度測量就采用這種方用十分普遍，海水深度測量就采用這種方法。法。（2）缺點缺點 換能器本身不能承受高溫；聲速受到介質(zhì)的溫度換能器本身不能承受高溫；聲速受到介質(zhì)的溫度、壓力等影響；、壓力等影響； 電路復(fù)雜、造價較高；電

5、路復(fù)雜、造價較高； 超聲波物位計不能測量有氣泡和懸浮物的液位，超聲波物位計不能測量有氣泡和懸浮物的液位，被測液面有很大波浪時，在測量上會引起超聲波被測液面有很大波浪時，在測量上會引起超聲波反射混亂，產(chǎn)生測量誤差。反射混亂，產(chǎn)生測量誤差。3 3、超聲波物位計的種類、超聲波物位計的種類 1)定點式超聲波物位計定點式超聲波物位計; ; 2)連續(xù)式超聲波物位計。連續(xù)式超聲波物位計。二、定點式超聲波物位計 常用的定點式超聲波物位計有聲阻尼式；常用的定點式超聲波物位計有聲阻尼式；液體介穿透式；氣體介質(zhì)穿透式。液體介穿透式；氣體介質(zhì)穿透式。 1. 1.聲阻尼式液位計聲阻尼式液位計 工作原理：利用氣體和液體對

6、超聲振動的阻利用氣體和液體對超聲振動的阻尼有顯著差別這一特性來判斷測量對象是尼有顯著差別這一特性來判斷測量對象是液體還是氣體，從而測定是否到達檢測換液體還是氣體，從而測定是否到達檢測換能器的安裝高度。能器的安裝高度。定點式超聲波物位檢測系統(tǒng)定點式超聲波物位檢測系統(tǒng) 2.液體介質(zhì)穿透式超聲波液位計液體介質(zhì)穿透式超聲波液位計 工作原理：利用超聲換能器在液體中和氣體利用超聲換能器在液體中和氣體中發(fā)射系數(shù)的顯著差別來判斷被測液面是中發(fā)射系數(shù)的顯著差別來判斷被測液面是否到達換能器的安裝高度。否到達換能器的安裝高度。當間隙內(nèi)充滿當間隙內(nèi)充滿液體時，由于固體與液體時，由于固體與 液體的聲阻抗率接近液體的聲阻

7、抗率接近, ,超聲波穿透時界面損耗較小，從發(fā)射到接超聲波穿透時界面損耗較小，從發(fā)射到接收，是放大器由于聲反饋而連續(xù)收，是放大器由于聲反饋而連續(xù) 振蕩。振蕩。結(jié)構(gòu)簡單，不受被測介質(zhì)物理性質(zhì)的影結(jié)構(gòu)簡單，不受被測介質(zhì)物理性質(zhì)的影響工作安全可靠。響工作安全可靠。液體介質(zhì)穿透式超聲波液位檢測系統(tǒng)液體介質(zhì)穿透式超聲波液位檢測系統(tǒng)1-液體；液體；2-不銹鋼外殼；不銹鋼外殼；3-固定螺栓；固定螺栓；4-放大器；放大器；5-控制器；控制器；6-發(fā)射、接受電陶器發(fā)射、接受電陶器3.氣體介質(zhì)穿透式超聲波物位計氣體介質(zhì)穿透式超聲波物位計 將兩換能器相對安裝在預(yù)定高度的一直將兩換能器相對安裝在預(yù)定高度的一直線上，使其

8、聲路保持暢通。當被測物位升線上，使其聲路保持暢通。當被測物位升高遮斷聲路時，接收換能器收不到超聲波，高遮斷聲路時，接收換能器收不到超聲波，控制器內(nèi)繼電器動作，發(fā)出相應(yīng)的控制信控制器內(nèi)繼電器動作，發(fā)出相應(yīng)的控制信號。號。粉狀、顆粒狀、塊狀或其他固粉狀、顆粒狀、塊狀或其他固體料位的發(fā)訊和報警。體料位的發(fā)訊和報警。結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、不受被測介結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、不受被測介質(zhì)物理性質(zhì)的影響，適用范圍廣。質(zhì)物理性質(zhì)的影響，適用范圍廣。三、連續(xù)式超聲波物位計 常用的連續(xù)式超聲波物位計有液體介質(zhì)超常用的連續(xù)式超聲波物位計有液體介質(zhì)超聲波液位計、氣體介質(zhì)超聲波物位計和超聲波液位計、氣體介質(zhì)超聲波物位計和超聲

9、波界位計三種。聲波界位計三種。 液體介質(zhì)超聲波液位計、氣體介質(zhì)超聲波液體介質(zhì)超聲波液位計、氣體介質(zhì)超聲波物位計工都是物位計工都是利用介質(zhì)回聲測距測量物位。利用介質(zhì)回聲測距測量物位。電路換能器連續(xù)式超聲波液位檢測系統(tǒng)連續(xù)式超聲波液位檢測系統(tǒng) 超聲波界位計超聲波界位計工作原理是利用超聲波反射工作原理是利用超聲波反射時間差法可以檢測液液相界面位置。時間差法可以檢測液液相界面位置。四、聲速校正的方法 只要知道超聲波在媒質(zhì)中的傳播速度，便只要知道超聲波在媒質(zhì)中的傳播速度，便可以根據(jù)傳播時間來確定液位。但是聲速可以根據(jù)傳播時間來確定液位。但是聲速還與媒質(zhì)中的成分、溫度和壓力等因素有還與媒質(zhì)中的成分、溫度和壓力等因素有關(guān)。一般用設(shè)置關(guān)。一般用設(shè)置的方法對聲速進的方法對聲速進行校正。行校正。 超聲波物