超聲波傳感器-及液位檢測(cè)-共23頁P(yáng)PT資料課件

1、高壓密閉容器的液位檢測(cè) 在工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)使用各種密閉容起來存儲(chǔ)高溫、有毒、易揮發(fā)、易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕性等液體介質(zhì)，對(duì)這些容器的液位檢測(cè)必須使用非接觸式測(cè)量，一般采用超聲波液位傳感器。任務(wù)提出 采用超聲波液位計(jì)測(cè)量時(shí)將超聲波探頭安裝于被測(cè)容器外壁底部，無需開孔，安裝容易，不影響現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定、可靠、可實(shí)現(xiàn)對(duì)密閉容器內(nèi)液體介質(zhì)液位的精確測(cè)量。 超聲波是一種機(jī)械波，它方向性好，穿透力強(qiáng)，遇到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著的反射。利用這些物理性質(zhì)，可把一些非電量轉(zhuǎn)換成聲學(xué)參數(shù)，通過壓電元件轉(zhuǎn)換電量。超聲波傳感器就是利用超聲波的特性，將非電量轉(zhuǎn)換為電量的測(cè)量裝置。超聲波傳感器又稱為超聲波換能器或超聲

2、波探頭。相關(guān)知識(shí) 超聲檢測(cè)是一種無損檢測(cè)。在工業(yè)中廣泛用于金屬構(gòu)件、混凝土制品、陶瓷制品的探傷及厚度檢測(cè)，此外在物位、野味、流量、流速、防盜報(bào)警以及生活中的其他許多領(lǐng)域，超聲波的應(yīng)用也越來越廣泛。一、超聲波傳感器的外形結(jié)構(gòu)和特性（一）超聲波傳感器的外形（二）超聲波傳感器的特性特點(diǎn)： 超聲波傳感器具有小角度、小盲區(qū)、測(cè)量準(zhǔn)確、無接觸、防水、防腐蝕、低成本等優(yōu)點(diǎn)?？蓱?yīng)用于液位、物位檢測(cè)，可保證在液面有泡沫豁達(dá)的晃動(dòng)、不易檢測(cè)到回波的情況下有穩(wěn)定的輸出。 二、超聲波的特性 （一）、聲波 它是一種機(jī)械波，由于發(fā)聲體的機(jī)械振動(dòng)，引起周圍彈性介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，并由近及遠(yuǎn)的傳播。 人耳能聽到的聲波頻率在20

3、20000Hz范圍內(nèi)。頻率超過20kz稱為超聲波，低于20Hz稱為次聲波。檢測(cè)中常用的超聲波頻率范圍為幾千赫到幾十兆赫。（二）、超聲波的傳播特性 1.傳播速度 超波超聲波的傳播速度與波長(zhǎng)及頻率成正比。及聲速為 U=f 式中，為超聲波的波長(zhǎng);f為超聲波的頻率。 2.反射與折射 通過兩種不同的介質(zhì)時(shí)，超聲波產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象。但當(dāng)它由氣體傳播到液體或固體中，或由固體、液體傳播到氣體中時(shí)，由于介質(zhì)密度相差太大而幾乎全部發(fā)聲反射。3.聲波的衰減 通過同種介質(zhì)時(shí)，超聲波隨著傳播速度的增加，其強(qiáng)度因介質(zhì)吸收能量而衰減。介質(zhì)的吸收程度與介質(zhì)密度和頻率有關(guān)。由于氣體密度很小，超聲波在氣體中的衰減很快，當(dāng)頻率較

4、高時(shí)衰減很快。因此，超聲波儀器主要用于氣體和液體中。三、超聲波探測(cè)用耦合劑 超聲波探頭與被測(cè)物體接觸時(shí)，探頭與被測(cè)物體表面間存在一層空氣薄層，空氣將引起3個(gè)界面間強(qiáng)烈的雜亂反射波，造成干擾，并造成很大的衰減。為此，必須將接觸面之間的空氣排擠掉，使超聲波能順利地入射到被測(cè)介質(zhì)中。在工業(yè)中，經(jīng)常使用一種稱為耦合劑的液體物質(zhì)，使之充滿在接觸層中，起到傳遞超聲波的作用。常用的耦合劑有自來水、機(jī)油、甘油、水玻璃、膠水、化學(xué)糨糊等。一、合理選擇超聲波傳感器的類型 根據(jù)密閉罐的檢測(cè)要求，結(jié)合超聲波傳感器相關(guān)知識(shí)，選用超聲波液位傳感器進(jìn)行檢測(cè)。任務(wù)實(shí)施二、正確使用超聲波液位傳感器（一）超聲波液位傳感器的應(yīng)用條

5、件1.介質(zhì)純凈度液體中不能充滿密集氣泡。液體中不能懸浮大量固體，如結(jié)晶物。容器底部不能沉積大量泥沙及沉淀物。2.介質(zhì)粘度 動(dòng)力黏度10mPas時(shí)正常測(cè)量。10mPas動(dòng)力黏度30mPas時(shí)可能會(huì)使儀表量程減少。動(dòng)力黏度30mPas時(shí)不能測(cè)量。 注：隨溫度升高黏度降低，大部份黏度的液體受溫度影響更為明顯，所有在測(cè)量有黏度的液體時(shí)要注意液體溫度影響。3.被側(cè)容器（1）材質(zhì) 安裝測(cè)量探頭處的容器壁要求能夠良好的傳遞信號(hào)的硬質(zhì)材料制成。例如：碳鋼、不銹鋼、各種硬金屬、玻璃鋼、硬質(zhì)塑料、陶瓷、玻璃、硬橡膠等材料或其復(fù)合材料。安裝測(cè)量探頭處的容器壁若為多層材料，則層間應(yīng)緊密接觸，無氣泡或氣體夾層，該處容器

6、壁的內(nèi)外表面應(yīng)平整。例如：硫化硬橡膠層、不銹鋼襯層、鈦襯層等。（2）壁厚被測(cè)容器壁厚為270mm。（3）罐型被測(cè)容器的罐型為球罐、臥罐、立式罐等。（二）、安裝要求探頭安裝要求對(duì)于鐵質(zhì)容器，可以給探頭工作端面上涂硅脂并用磁性吸盤將其直接貼在容器底部即可；若容器外殼是玻璃等其它材料，可以用膠將探頭粘貼固定或用支架固定于容器底部，探頭指向必須與所測(cè)距離在同一直線上；探頭正上方無盤管等遮擋物；遠(yuǎn)離罐底進(jìn)液口，以避免進(jìn)夜劇烈流動(dòng)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響；遠(yuǎn)離罐頂進(jìn)液口下方位置，以避免進(jìn)液沖擊使液面劇烈波動(dòng)影響測(cè)量；高于出液口或排污口，以避免罐底長(zhǎng)期沉積污物對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響，如不滿足條件，則應(yīng)有措施保證定期清除罐底污物；液位測(cè)量探頭用磁性或焊/粘接固定方式安裝時(shí)，容器壁上的安裝表面尺寸應(yīng)不小于80mm的圓面，表面粗糙度應(yīng)達(dá)到1.6，傾斜度應(yīng)小于3（旁通管除外）。（三）、工作原理 在液罐下方安裝超聲波發(fā)射器和接收器。超聲波傳感器發(fā)射出的超聲波在液面被反射，經(jīng)時(shí)間t后，探頭接收到從液面反射回的回音脈沖，這樣探頭到液面的距離L由下式可得 L=1/2 ct 式中，c為