超聲波式物位計(jì)

1、一、超聲波及超聲波式物位計(jì)概述1、超聲波檢測(cè)原理當(dāng)當(dāng)振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率高于高于20KHz以上（或以上（或振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率大小于大小于16Hz）的，人在自然環(huán)境下無(wú)法聽(tīng)）的，人在自然環(huán)境下無(wú)法聽(tīng)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(cè)方法通過(guò)超聲波物位檢測(cè)方法通過(guò)測(cè)量聲波從發(fā)射測(cè)量聲波

2、從發(fā)射至接受反射回波的時(shí)間間隔來(lái)確定物位高至接受反射回波的時(shí)間間隔來(lái)確定物位高低。低。超聲波物位計(jì)是基于超聲波物位計(jì)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(guò)發(fā)射器過(guò)發(fā)射器( (將交變電壓轉(zhuǎn)換成向外發(fā)射的機(jī)將交變電壓轉(zhuǎn)換成向外發(fā)射的機(jī)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(duì)物位的成聲波的接收和發(fā)射，從而完成對(duì)物位的檢測(cè)。檢測(cè)。2 2、超聲波物位計(jì)的優(yōu)、缺點(diǎn)、超聲波物位計(jì)的優(yōu)、缺點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 可以定點(diǎn)和連續(xù)測(cè)量，能很方便地提供遙可以定點(diǎn)和連續(xù)測(cè)量，能很

3、方便地提供遙測(cè)或遙控所需要的信號(hào)；測(cè)或遙控所需要的信號(hào)； 測(cè)量裝置不需要防護(hù)；測(cè)量裝置不需要防護(hù)； 超聲波測(cè)量技術(shù)可選用氣體、液體或固體超聲波測(cè)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(méi)有可動(dòng)部件，安裝維護(hù)較方便；沒(méi)有可動(dòng)部件，安裝維護(hù)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(jì)可以做到非接觸測(cè)量，因而超聲波物位計(jì)可以做到非接觸測(cè)量，因而 適合于強(qiáng)腐蝕性、高壓、有毒、高粘度液體適合于強(qiáng)腐蝕性、高壓、有毒、高粘度液體液位的測(cè)量。液位的測(cè)量。 不怕煙和光，不受電磁干擾，可測(cè)量各種不怕煙和光，不受電磁干擾，可測(cè)

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(cè)量?jī)煞N液體界面、液位差、料位差等。測(cè)量?jī)煞N液體界面、液位差、料位差等。 介式的測(cè)量方式能測(cè)沸騰介質(zhì)的液位，允介式的測(cè)量方式能測(cè)沸騰介質(zhì)的液位，允許液面波動(dòng)傾側(cè)、如測(cè)量火箭、飛機(jī)、輪許液面波動(dòng)傾側(cè)、如測(cè)量火箭、飛機(jī)、輪船燃料倉(cāng)內(nèi)的液位。液介式的測(cè)量方式應(yīng)船燃料倉(cāng)內(nèi)的液位。液介式的測(cè)量方式應(yīng)用十分普遍，海水深度測(cè)量就采用這種方用十分普遍，海水深度測(cè)量就采用這種方法。法。（2）缺點(diǎn)缺點(diǎn) 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(jià)較高；電

5、路復(fù)雜、造價(jià)較高； 超聲波物位計(jì)不能測(cè)量有氣泡和懸浮物的液位，超聲波物位計(jì)不能測(cè)量有氣泡和懸浮物的液位，被測(cè)液面有很大波浪時(shí)，在測(cè)量上會(huì)引起超聲波被測(cè)液面有很大波浪時(shí)，在測(cè)量上會(huì)引起超聲波反射混亂，產(chǎn)生測(cè)量誤差。反射混亂，產(chǎn)生測(cè)量誤差。3 3、超聲波物位計(jì)的種類、超聲波物位計(jì)的種類 1)定點(diǎn)式超聲波物位計(jì)定點(diǎn)式超聲波物位計(jì); ; 2)連續(xù)式超聲波物位計(jì)。連續(xù)式超聲波物位計(jì)。二、定點(diǎn)式超聲波物位計(jì) 常用的定點(diǎn)式超聲波物位計(jì)有聲阻尼式；常用的定點(diǎn)式超聲波物位計(jì)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(jì)聲阻尼式液位計(jì) 工作原理：利用氣體和液體對(duì)

6、超聲振動(dòng)的阻利用氣體和液體對(duì)超聲振動(dòng)的阻尼有顯著差別這一特性來(lái)判斷測(cè)量對(duì)象是尼有顯著差別這一特性來(lái)判斷測(cè)量對(duì)象是液體還是氣體，從而測(cè)定是否到達(dá)檢測(cè)換液體還是氣體，從而測(cè)定是否到達(dá)檢測(cè)換能器的安裝高度。能器的安裝高度。定點(diǎn)式超聲波物位檢測(cè)系統(tǒng)定點(diǎn)式超聲波物位檢測(cè)系統(tǒng) 2.液體介質(zhì)穿透式超聲波液位計(jì)液體介質(zhì)穿透式超聲波液位計(jì) 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(lái)判斷被測(cè)液面是中發(fā)射系數(shù)的顯著差別來(lái)判斷被測(cè)液面是否到達(dá)換能器的安裝高度。否到達(dá)換能器的安裝高度。當(dāng)間隙內(nèi)充滿當(dāng)間隙內(nèi)充滿液體時(shí)，由于固體與液體時(shí)，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(shí)界面損耗較小，從發(fā)射到接超聲波穿透時(shí)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(jiǎn)單，不受被測(cè)介質(zhì)物理性質(zhì)的影結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不受被測(cè)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(cè)系統(tǒng)液體介質(zhì)穿透式超聲波液位檢測(cè)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(jì)氣體介質(zhì)穿透式超聲波物位計(jì) 將兩換能器相對(duì)安裝在預(yù)定高度的一直將兩換能器相對(duì)安裝在預(yù)定高度的一直線上，使其

8、聲路保持暢通。當(dāng)被測(cè)物位升線上，使其聲路保持暢通。當(dāng)被測(cè)物位升高遮斷聲路時(shí)，接收換能器收不到超聲波，高遮斷聲路時(shí)，接收換能器收不到超聲波，控制器內(nèi)繼電器動(dòng)作，發(fā)出相應(yīng)的控制信控制器內(nèi)繼電器動(dòng)作，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。號(hào)。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(bào)警。體料位的發(fā)訊和報(bào)警。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、不受被測(cè)介結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、不受被測(cè)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(jì) 常用的連續(xù)式超聲波物位計(jì)有液體介質(zhì)超常用的連續(xù)式超聲波物位計(jì)有液體介質(zhì)超聲波液位計(jì)、氣體介質(zhì)超聲波物位計(jì)和超聲波液位計(jì)、氣體介質(zhì)超聲波物位計(jì)和超聲

9、波界位計(jì)三種。聲波界位計(jì)三種。 液體介質(zhì)超聲波液位計(jì)、氣體介質(zhì)超聲波液體介質(zhì)超聲波液位計(jì)、氣體介質(zhì)超聲波物位計(jì)工都是物位計(jì)工都是利用介質(zhì)回聲測(cè)距測(cè)量物位。利用介質(zhì)回聲測(cè)距測(cè)量物位。電路換能器連續(xù)式超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)連續(xù)式超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng) 超聲波界位計(jì)超聲波界位計(jì)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(shí)間差法可以檢測(cè)液液相界面位置。時(shí)間差法可以檢測(cè)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(shí)間來(lái)確定液位。但是聲速可以根據(jù)傳播時(shí)間來(lái)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(duì)聲速進(jìn)的方法對(duì)聲速進(jìn)行校正。行校正。 超聲波物