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超聲波液位計的工作原理和使用要點
2020-12-16
隨著電子技術和數字技術的不斷發展，超聲波液位計也取得了長足的進步。該儀表具有精度高、非接觸、干擾因素少、價格低廉、使用方便的優點，在石油、化工、農田水利等領域應用廣泛，尤其是在水處理和自控系統中起著至關重要的作用。
一、超聲波液位計的工作原理
超聲波液位計由傳感器（探頭）和變送器組成。傳感器受電激勵后向被測介質發出一個超聲波脈沖，該脈沖穿過空氣到達介質表面后被反射回來，部分反射的回波被同一傳感器（此時作為接收器）接收，并轉換成電信號。變送器的電子檢測系統檢測到該信號后，將其轉變為液位信號進行顯示。同時，將液位信號轉變為4～20mA電流信號傳送給上位機（PLC）參與過程控制。超聲波脈沖以聲速傳播，從發射到接收所用的時間，即脈沖的傳輸時間t與傳感器到介質表面的距離S成正比。
距離S根據聲速C和傳輸時間t得出下列公式：
S=C×t/2（在空氣的正常條件下，聲速為C=340m/s）
由于發射的超聲波脈沖有一定的寬度，使得在傳感器較近的小段區域內反射波與發射波重迭，傳感器無法識別，不能測量其距離值。這個區域稱為測量盲區。盲區的大小與超聲波液位計的型號有關。最大的測量范圍取決于空氣對超聲波的衰減以及脈沖從介質表面反射的強度。
通過傳感器發射并接收超聲波可測得傳感器到液面的高度S，只要將傳感器到構筑物底部的距離L輸入到變送器的矩陣內，即可測得介質的液位高度d=L-S。測量的精度可達毫米。使用時可將被測介質的液位上、下限輸入到變送器矩陣內，以便及時輸出上、下限報警。
二、超聲波液位計的使用要點
1．調節好超聲波傳感器距液面的高度。過遠，探頭接收的信號太弱；過近，進入探頭盲區，無法分辨。
2．保證探頭表面垂直正對被測液面。同時，保證探頭發射的超聲波波束所輻射的區域內不得有障礙物，應避開罐內人梯、限位開關、管道等。正常情況下，變送器的二極管會閃爍，接收到回波時，傳感器附近也能聽到噠噠聲。
3．超聲波的抗電磁干擾性能不強，附近的用電設備易對它造成影響。信號線應有獨立的穿線管，遠離動力線和照明線。保證信號屏蔽良好，穿線管應使用導電鋼管，屏蔽層采用單點接地，避免回路的電位差干擾儀表。
4．為防止信號線接觸不良，在信號線中間盡量不留接頭，接線端子壓接處不能有任何松動，不然接觸電阻將較大。必須有接頭則需焊接，減少隱患。
5．信號線尤其是接頭處受潮，也會造成信號紊亂，所以應保持信號線的干燥。當信號線須走纜溝時，需在纜溝支架上敷設。
一、超聲波液位計的工作原理
超聲波液位計由傳感器（探頭）和變送器組成。傳感器受電激勵后向被測介質發出一個超聲波脈沖，該脈沖穿過空氣到達介質表面后被反射回來，部分反射的回波被同一傳感器（此時作為接收器）接收，并轉換成電信號。變送器的電子檢測系統檢測到該信號后，將其轉變為液位信號進行顯示。同時，將液位信號轉變為4～20mA電流信號傳送給上位機（PLC）參與過程控制。超聲波脈沖以聲速傳播，從發射到接收所用的時間，即脈沖的傳輸時間t與傳感器到介質表面的距離S成正比。
距離S根據聲速C和傳輸時間t得出下列公式：
S=C×t/2（在空氣的正常條件下，聲速為C=340m/s）
由于發射的超聲波脈沖有一定的寬度，使得在傳感器較近的小段區域內反射波與發射波重迭，傳感器無法識別，不能測量其距離值。這個區域稱為測量盲區。盲區的大小與超聲波液位計的型號有關。最大的測量范圍取決于空氣對超聲波的衰減以及脈沖從介質表面反射的強度。
通過傳感器發射并接收超聲波可測得傳感器到液面的高度S，只要將傳感器到構筑物底部的距離L輸入到變送器的矩陣內，即可測得介質的液位高度d=L-S。測量的精度可達毫米。使用時可將被測介質的液位上、下限輸入到變送器矩陣內，以便及時輸出上、下限報警。
二、超聲波液位計的使用要點
1．調節好超聲波傳感器距液面的高度。過遠，探頭接收的信號太弱；過近，進入探頭盲區，無法分辨。
2．保證探頭表面垂直正對被測液面。同時，保證探頭發射的超聲波波束所輻射的區域內不得有障礙物，應避開罐內人梯、限位開關、管道等。正常情況下，變送器的二極管會閃爍，接收到回波時，傳感器附近也能聽到噠噠聲。
3．超聲波的抗電磁干擾性能不強，附近的用電設備易對它造成影響。信號線應有獨立的穿線管，遠離動力線和照明線。保證信號屏蔽良好，穿線管應使用導電鋼管，屏蔽層采用單點接地，避免回路的電位差干擾儀表。
4．為防止信號線接觸不良，在信號線中間盡量不留接頭，接線端子壓接處不能有任何松動，不然接觸電阻將較大。必須有接頭則需焊接，減少隱患。
5．信號線尤其是接頭處受潮，也會造成信號紊亂，所以應保持信號線的干燥。當信號線須走纜溝時，需在纜溝支架上敷設。
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