超聲波液位計(jì)原理
超聲波物位計(jì)安裝于容器上部在電子單元的控制下,探頭向被測(cè)物體發(fā)射一束超聲波脈沖,聲波被物體表面反射,部分反射回波由探頭接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。從超聲波發(fā)射到被重新被接收,其時(shí)間與探頭至被測(cè)物體的距離成正比。電子單元檢測(cè)該時(shí)間,并根據(jù)已知的聲速計(jì)算出被測(cè)距離。通過(guò)減法運(yùn)算就可得出物位值。由于溫度對(duì)聲速具有影響,所以?xún)x表應(yīng)測(cè)量溫度,以修正聲速。
技術(shù)問(wèn)答
1.超聲波物位計(jì)適于什么樣的應(yīng)用環(huán)境?
在常溫、常壓的情況下,選擇超聲波物位計(jì)測(cè)量液體液位是佳的選擇,具有工作可靠、安裝簡(jiǎn)便、使用周期長(zhǎng)、免維護(hù)的特點(diǎn),并具有相對(duì)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
由于超聲波物位計(jì)在測(cè)物位時(shí),與被測(cè)介質(zhì)不接觸,同時(shí)為全密閉防腐結(jié)構(gòu),因此對(duì)于粘稠的、腐蝕性的、渾濁的等各種液體的液位測(cè)量,效果佳。
2.對(duì)于密閉容器內(nèi)的揮發(fā)性的液體的液位測(cè)量,應(yīng)注意那些事項(xiàng)?應(yīng)注意兩點(diǎn):
a容器內(nèi)體聲速可能與空氣中的聲速不同,如液位計(jì)不能對(duì)聲速進(jìn)行修正。則會(huì)出現(xiàn)一定的誤差;
揮發(fā)性的液體會(huì)在超聲波液位計(jì)探頭表面凝結(jié) ,阻擋聲波的收發(fā),要求液位計(jì)具有可變功率控制功能。
我公司產(chǎn)品能夠滿足以上要求,并有大的實(shí)踐應(yīng)用。
3.超聲波物位計(jì)對(duì)固體料位的效果如何嗎?
使用超聲波物位計(jì)進(jìn)行料位測(cè)量是可行的,有足夠的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和成功實(shí)例。
在對(duì)料位進(jìn)行測(cè)量時(shí),應(yīng)選擇好安裝位置,選擇料面相對(duì)平整的位置;對(duì)于粉末狀的料位,可選擇功率(量程)更大的物位計(jì)進(jìn)行測(cè)量,
4. 對(duì)于液面劇烈波動(dòng)的液體,如何使用超聲波液位計(jì)進(jìn)行液位測(cè)量?
有三種可行的辦法:
a選用具有自動(dòng)功率控制功能的超聲波液位計(jì)
b選用更大量程的超聲波液位計(jì)
C在液體中加入塑料管,測(cè)量塑料管內(nèi)液位
超聲波液位計(jì)優(yōu)點(diǎn)非常,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、讀數(shù)方便、非常便于安裝和維護(hù)。
2、安全清潔,儀表使用壽命長(zhǎng)、測(cè)量穩(wěn)定可靠、精度高。
3、采用非接觸式測(cè)量,不易受液體的粘度、密度等影響。
當(dāng)然,所謂尺短寸長(zhǎng)。超聲波液位計(jì)也有自身的局限性和無(wú)法克服的缺陷,具體說(shuō)來(lái),主要表現(xiàn)在:
1、超聲波液位計(jì)測(cè)量存在盲區(qū)。盲區(qū)就是儀表無(wú)法測(cè)量的區(qū)域。在超聲波脈沖傳輸過(guò)程中,超聲換能器附近的小面積區(qū)域通常不能接收到聲波。就收不到聲波的盲區(qū),其大小與超聲波的測(cè)量距離有關(guān)。一般來(lái)講,測(cè)量距離小,盲區(qū)就?。粶y(cè)量距離大,則盲區(qū)就大; 2、超聲波液位計(jì)測(cè)量易受溫度影響。在實(shí)際測(cè)量中,溫度的變化會(huì)導(dǎo)致聲音速度的變化,進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量出現(xiàn)誤差;
3、聲波下面不宜有障礙物。由于超聲波液位計(jì)是利用聲波反射原理實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量的,如果有障礙物會(huì)影響超聲波發(fā)射,造成信號(hào)丟失,影響測(cè)量效果;
4、超聲波液位計(jì)不宜用來(lái)測(cè)量壓力容器。由于壓力主要影響的是探頭,且壓力和溫度之間也有一定的關(guān)系,壓力的變化會(huì)影響到溫度的變化,進(jìn)而影響聲速的變化,使測(cè)量的精度受到影響;
5、超聲波液位計(jì)不能在有水霧、易產(chǎn)生大量泡沫性的介質(zhì)、易揮發(fā)性介質(zhì)的場(chǎng)合使用。因?yàn)檫@種工況容易吸收聲波或干擾聲波發(fā)射,而使信號(hào)丟失、精度下降。
超聲波液位計(jì)安裝于容器上部,在電子單元的控制下,探頭向被測(cè)物體發(fā)射一束超聲波脈沖,聲波被物體表面反射,部分反射回波由探頭接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。從超聲波發(fā)射到被重新被接收,其時(shí)間與探頭至被測(cè)物體的距離成正比。電子單元檢測(cè)該時(shí)間,并根據(jù)已知的聲速計(jì)算出被測(cè)距離。用探頭到罐底的距離一探頭到液位的距離=實(shí)際液位或者物位高度,把液位高度轉(zhuǎn)換成4~20 mA電流信號(hào)、1~5 V電壓信號(hào)輸出;或者通過(guò)485通信,Han通信, 通信傳輸?shù)娇刂浦行?。由于溫度?duì)聲速具有較大的影響,所以?xún)x表應(yīng)測(cè)量環(huán)境溫度,以修正聲速。
超聲波液位計(jì)在系統(tǒng)運(yùn)用中,由超聲液位計(jì)測(cè)量液位的高度并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送到控制中心,控制中心檢測(cè)到儀表送來(lái)的液位信息,并根據(jù)液位的高度和實(shí)際需要來(lái)對(duì)加料或者減料進(jìn)行控制。
由于超聲波液位計(jì)在大多數(shù)工況下應(yīng)用于液體的液位測(cè)量,因此也被稱(chēng)作超聲波液位計(jì),它不僅能和連續(xù)測(cè)位,而且能方便地提供遙測(cè)或遙控所需的信號(hào)。與放射性測(cè)位技術(shù)相比,超聲技術(shù)不需要防護(hù)措施;與激光測(cè)距技術(shù)相比,它又顯得操作更簡(jiǎn)易,價(jià)格也更實(shí)惠。除此之外,超聲技術(shù)一般不需要運(yùn)動(dòng)部件,因此,在安裝和維護(hù)上又相對(duì)來(lái)說(shuō)十分方便。
超聲波液位計(jì)可用于測(cè)量各種露天槽罐、池罐的液位,適用于排水系統(tǒng)、水庫(kù)、河流、湖泊、海水的測(cè)量,尤其適合污水或者腐蝕性場(chǎng)合。因?yàn)榇蟛糠治鬯畮в懈g性液體及強(qiáng)腐蝕易揮發(fā)氣體,若采用音叉液位開(kāi)關(guān)這種接觸式的測(cè)量?jī)x表,則長(zhǎng)時(shí)間與污水接觸,如此一來(lái),音叉探頭便極易被腐蝕,從而影響儀表正常工作。而超聲波液位計(jì)采用非接觸測(cè)量技術(shù),可以很好地避免此問(wèn)題,又由于它的精度較高,維修方便,因此在業(yè)內(nèi)非常受用戶歡迎。
超聲波液位計(jì)是一種數(shù)字化的液位儀表,而且它是由微處理器來(lái)進(jìn)行控制的。在測(cè)量過(guò)程中,超聲波脈沖從換能器發(fā)出,聲波在經(jīng)過(guò)液體表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射,反射后再被同一個(gè)傳感器進(jìn)行接收,這樣通過(guò)壓電晶體在轉(zhuǎn)換成一種電信號(hào)。后,經(jīng)過(guò)對(duì)聲波的發(fā)射和后的接收之間所需要的時(shí)間來(lái)進(jìn)行計(jì)算傳感器到所測(cè)的液體表面的實(shí)際距離。他大的優(yōu)點(diǎn)是可以測(cè)量任何介質(zhì),因?yàn)樗遣捎玫姆墙佑|性的測(cè)量手段,因此可以廣泛地使用在各類(lèi)固、液體物料的測(cè)量之中。
液位測(cè)量技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展,它的各種測(cè)量方法在工業(yè)生產(chǎn)中都有了自己的應(yīng)用領(lǐng)域,并得到快速的進(jìn)步。液位是油罐計(jì)量中的重要參數(shù)之一,因此需要對(duì)它進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定。油罐儲(chǔ)油計(jì)量是油料業(yè)務(wù)中的一項(xiàng)重要組成部分,其目的在于正確測(cè)得儲(chǔ)罐容積、內(nèi)部存儲(chǔ)液體介質(zhì)的質(zhì)量、油品含水率等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液位的高低、對(duì)液位上下限進(jìn)行報(bào)警,連續(xù)監(jiān)視作業(yè)過(guò)程并進(jìn)行調(diào)節(jié),使液位保持在所要求的高度。
實(shí)現(xiàn)對(duì)油罐的自動(dòng)計(jì)量,達(dá)到測(cè)量的及時(shí)性、準(zhǔn)確性和性的目的,不僅能滿足平時(shí)的正常作業(yè)和應(yīng)急保障,還可以減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,及時(shí)提供決策數(shù)據(jù),提高油庫(kù)自動(dòng)化信息管理水平。
超聲波物位傳感器測(cè)量精度高,運(yùn)行穩(wěn)定,而且具有溫度補(bǔ)償功能。利用超聲波反射測(cè)距的原理,從發(fā)射到接收時(shí)間間隔與轉(zhuǎn)換器到被測(cè)介質(zhì)表面的距離成正比。通過(guò)數(shù)學(xué)公式即可算出介質(zhì)的物位。該設(shè)備主要用于煤礦井下的液位測(cè)量。
本產(chǎn)品工作原理是由換能器(探頭)發(fā)出超聲波脈沖遇到被測(cè)介質(zhì)表面被反射回來(lái),反射回波被同一換能器接收,轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。超聲波脈沖以聲波速度傳播,從發(fā)射到接收到超聲波脈沖所需要時(shí)間間隔與換能器到被測(cè)介質(zhì)表面的距離成正比。此距離值 D 與聲速 C 和傳輸時(shí)間 T 之間的關(guān)系可以用公式表示:D=C×T/2。
由 D 即可算出介質(zhì)的液位。
運(yùn)輸、貯存
包裝后的液位計(jì)在避免雨雪直接淋襲的條件下,可適用于水陸、陸路及空運(yùn)等各種運(yùn)輸方式。
包裝后的液位計(jì)應(yīng)能在溫度為-10℃~+40℃,相對(duì)濕度不大于 90%的環(huán)境條件中貯存 12 個(gè)月以上。