超声波液位计

一.超声波液位计简介1

声波在介质中传播时会受到阻力,称为声阻抗,此外,声波在两种介质的分界面上,会发生反射和透射现象。当两种介质的声阻抗相差较大时,大部分声波会从分界面反射回来,只有一小部分能透过分界面继续传播。超声波液位计利用声波的传播特性来测量液位。利用超声波碰到液面(或料面)产生反射波的原理,测量发射波和反射波的时间差,计算出液面高度的,称为反射式超声波液位计。超声波液位计可进行液位连续测量,还可以用做两种液体的界面测量。二.超声波液位计测量原理与组成结构2

1、反射式超声波液位计

设被测液面与探头距离为h1超声波在该介质中的传播速度为v,超声波从探头发射到液面,又由液面反射到探头的时间为t1=2h1/v可得到液面高度为h1=vt1/2二.超声波液位计测量原理与组成结构3

2、超声波界面计测量原理

当超声波从液体达到液体、污泥界面时,一部分声波被反射,另一部分声波透过界面继续向下,直到污泥与池底的界面,发生第二次反射。根据发射和两次反射的时间差,可以计算出液体的界面高L1和总液位高度L。必须注意的是,超声波在不同介质中传播速度不同,因此要根据介质修正。二.超声波液位计测量原理与组成结构43、液位计组成结构

液位探头由超声波发生器和接收器组成,通常采用压电陶瓷,工作于谐振状态。它既能将电能转换成声能,也能将声能转换成电能。二次仪表由超声振荡器、功率输出电路、时钟时标振荡器、整形放大电路、计时运算电路、指示仪表和电源等组成。时钟电路定时触发输出电路,产生电脉冲信号,驱动超声发生器,产生脉冲式超声波。时钟电路同时触发计时电路,开始计时。当超声波经液面反射回来,由接收器转换成电信号,经整形放大后,作为计时电路的停止信号。计时电路测得的为从超声脉冲发出到接收到反射信号的时差,经运算后得出液位信号,通过指示表显示。

二.超声波液位计测量原理与组成结构

声波在介质中的传播速度不仅与介质有关,还与温度有关,必须根据温度进行修正。（对空气介质的修正系数为0.17%/℃）

压电陶瓷的谐振频率随温度变化,为提高发射声能效率,要求探头工作在谐振状态,因此振荡器的频率也必须根据温度修正,满足谐振要求。

超声波以脉冲形式发射,脉冲的持续时间约为2~3ms(按20℃空气声速为343m/s计算),3ms的行程将近1m,即探头与液面之间距离不得小于0.5m,这是超声波液位计的盲区。

超声波液位计为非接触检测,具有精度高(校准后可达0.1%)、换能器寿命长等优点;但当被测液体波动大时误差大。单探头式不能检测小于盲区的距离,双探头式理论上无盲区,但由于侧向超声辐射对接收器的作用,使接收电路有微弱输出,易产生千扰三、超声波液位计安装方式6

法兰连接安装方式如图所示,要求法兰接管的高度证接管与设备交界处不妨碍声波发射与接收。超声波探头上有安装法兰的外螺纹。根据探头的直径,选用相应尺寸的法兰探头与法兰盖连接妥当,然后再将法兰盖与法兰根据设备求连接安装。装注意事项如下1、保最高液面不进入探头的盲区内。2、在探头规定的波束发射角下,锥形波東在最低测量液面上,不与容器壁及其它能反射声波的构件接触。3、尽量避开物料入口,避免加物料时的干扰。四.超声波液位计适用范围与注意事项7

适用于液体、颗粒状、粉状物料以及粘稠、有毒介质的物位测量对有腐蚀介质要考虑选用防腐材质探头。1、可用于有压及常压容器。2、可选防爆结构。3、不宜用于温度变化较大的工艺过程。4、液面要求稳定。5、液体表面的悬浮物、泡沫等会影响声波的反射强度,的泡沫会导致无有效回波。6、超声波液位计不能用于真空系统。

五、超声波液位计常见故障处理第一种：现场容器里面有搅拌，液体波动比较大，影响超声波液位计的测量。故障现象：无信号或者数据波动厉害。原因：超声波液位计说的测量几米距离，都是指平静的水面。比如5米量程的超声波液位计，一般是指测量平静的水面最大距离是5米，实际出厂会做到6米。遇到容器里面有搅拌的情况下，水面不是平静的，反射信号会减弱到正常信号的一半以下。解决方法：1.选用更大量程的超声波液位计，如果实际量程是5米，那就要用10米或者15米的超声波液位计来测量。2.如果不换超声波液位计，而且罐子内液体无粘性，还可以安装导波管，把超声波液位计探头放在导波管内测量液位计高度，因为导波管内的液面基本是平稳的。3.建议把二线制超声波液位计改为四线制的。五、超声波液位计常见故障处理二种：现场有电磁干扰。故障现象：超声波液位计数据无规律跳动，或者干脆显示无信号。原因：工业现场会有很多电动机、变频器还有电焊都会对超声波液位计测量造成影响。电磁干扰会超过探头接收到的回波信号。解决方法：1.超声波液位计必须可靠接地，接地后，电路板上的一些干扰，会通过地线跑掉。而且这个接地是要单独接地，不能跟其他设备共用一个地。2.电源不能跟变频器、电动机同一个电源，也不能从动力系统电源上直接引电。3.安装地点要远离变频器、变频电动机、大功率电动设备。如果不能远离，就要在液位计外面装金属的仪表箱来隔绝屏蔽，这个仪表箱也要接地。六、雷达与超声波液位计区别雷达发射的是电磁波，不需要传播媒介，而超声波是声波，是一种机械波，是通过压电物质的振动来发射的，所以它不可能用在压力较高或负压的场合，一般只用在常压容器，雷达可以用在高压的过程罐。而且雷达的精度肯定是比超声波高，在液氯贮罐液位的测量上肯定是用雷达好，就是价格高点。

超声波只能用于常压容器，根本原因在于超声波的波速与被测介质（空气）的压力和温度有关，一般来说超声波液位计的传感器部分同时安装有温度检测，自身可以进行