1超聲波液位計的工作原理
我們一般把聲波頻率超過20kHz的聲波稱為超聲波，超聲波是機械波的一種，即是機械振動在彈性介質(zhì)中的一種傳播過程，它的特征是頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，另外方向性好，能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中衰減很小，因而穿透能力強，尤其是在對光不透明的固體中，超聲波可穿透幾十米的長度，碰到雜質(zhì)或界面就會有顯著的反射，超聲波測量物位就是利用了它的這一特征。在超聲波檢測技術(shù)中，不管那種超聲波儀器，都需把電能轉(zhuǎn)換超聲波發(fā)射出去，再接收回來變換成電信號，完成這項功能的裝置就叫超聲波換能器，也稱探頭。將超聲波換能器置于被測液體上方，向下發(fā)射超聲波，超聲波穿過空氣介質(zhì)，在遇到水面時被反射回來，又被換能器所接收并轉(zhuǎn)換為電信號，電子檢測部分檢測到這一信號后將其變成液位信號進行顯示并輸出。
由超聲波在介質(zhì)中傳播原理可知，若介質(zhì)壓力、溫度、密度、濕度等條件一定，則超聲波在該介質(zhì)中傳播速度是一個常數(shù)。因此，當(dāng)測出超聲波由發(fā)射到遇到液面反射被接收所需要的時間，則可換算出超聲波通過的路程，即得到了液位的數(shù)據(jù)，如圖1所示。
超聲波傳感器在微機控制下，發(fā)射和接收超聲波，并由超聲波的傳播t來計算超聲傳感器距被測物位的hb，在超聲波傳播速度c已知的情況下，可根據(jù)hb=ct/2計算出hb。因超聲傳感器距離罐底的高度h為定值，故可計算出液位高度。ha=h-hb
2超聲波液位計選型應(yīng)用及安裝要求
2.1選型
根據(jù)需要和工況選擇合適的型號是保證測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠的重要條件。
(1)較大測量范圍：超聲波液位計可以配置4、6、8、10、20、30m等不同型號的換能器。在選擇換能器時，需要考慮被測物料的特性、界面上介質(zhì)性質(zhì)、環(huán)境情況和生產(chǎn)系統(tǒng)的操作條件。超聲波發(fā)射后的衰減程度和界面反射特性對測量范圍有很大影響。當(dāng)超聲波衰減快，界面反射差時，為避免超聲波探頭接收到的超聲波信號過弱，而無法與噪音信號區(qū)分，就要變大換能器的發(fā)射功率。
(2)溫度補償：超聲波探頭是采用具有聲電效應(yīng)的材料制成的，當(dāng)高于一定溫度時，壓電元件將失去效應(yīng)，而不能使用。一般超聲波換能器在-20℃~80℃工作條件下較合適。另外，由于超聲波測量物位是基于被測物料界面上傳遞超聲波的介質(zhì)中聲速C為定值，在實際應(yīng)用中，介質(zhì)的聲速除決定于介質(zhì)的成分外，還受溫度的影響。隨季節(jié)的變化，環(huán)境溫度變化很大，為保證測量精度，應(yīng)選擇帶溫度補償超聲波物液位計。
(3)聲速校正：物料界面上傳遞聲速的介質(zhì)性質(zhì)和成分影響測量結(jié)果，為適應(yīng)不同的測量介質(zhì)，超聲波液位計內(nèi)部配置了聲速校正系統(tǒng)，以校正由于介質(zhì)的成分變化而引起的誤差。
2.2安裝
檢測儀表能否獲得準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，不僅與儀表本身的精度有關(guān)，而且與儀表的安裝和調(diào)試有關(guān)。正確的安裝除了可以獲得更為準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)外，還可以保證儀表工作穩(wěn)定，維護方便。超聲波物位檢測儀在安裝時要注意以下幾點：
(1)超聲波換能器應(yīng)安裝在只能"看見"被測介質(zhì)表面的地方，使聲波在容器、儲罐和料倉中傳送時不會遇到擋板、攪拌器、倉壁等物體生成干擾，產(chǎn)生測量誤差。
(2)超聲波換能器在其傳送和接收的脈沖之間，有一部分自身不能識別的盲區(qū)，為了測量可靠，測量對象的較高物位應(yīng)該在盲區(qū)之外。
(3)測量儲倉內(nèi)固體料位時，要考慮固體物料在界面上是不平整的，通常在進料口的物料高于儲倉周邊，因此，換能器應(yīng)安裝在能反映物料平均高度的位置上。
(4)安裝換能器的另一要點是避免零反射。超聲波換能器對準(zhǔn)罐底或卸料口的斜壁時，超聲脈沖發(fā)射出來，卻收不到回波，檢測儀就發(fā)出報警或調(diào)節(jié)到較大限度，而且，有把干擾回波作為物位回波接收的危險。解決這一問題的有效辦法，就是在液體儲罐底部放一塊小型的反射板或?qū)Q能器安裝在靠近罐中線處。
(5)超聲波換能器和檢測儀之間應(yīng)采用屏蔽電纜連接，且屏蔽線兩端接地，以避免電噪聲的干擾。
