超聲波液位計(jì)的應(yīng)用實(shí)例有什么?超聲波液位計(jì)是做什么的?

  超聲波液位計(jì)是一種非接觸、高可靠性、低成本、易于安裝和維護(hù)的液位測量儀器。它是一種能夠發(fā)射能量波(通常是脈沖信號(hào))的裝置，能量波被障礙物反射并被接收裝置接收。根據(jù)能量波動(dòng)過程的實(shí)測時(shí)差，確定物位的變化。超聲波液位計(jì)微波信號(hào)由電子設(shè)備處理，最后轉(zhuǎn)換成與料位相關(guān)的電信號(hào)。

  超聲波液位計(jì)由三部分組成：超聲波換能器、處理單元和輸出單元。

  超聲波液位計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理

  超聲波傳感器主要由壓電晶片組成，可以發(fā)射和接收超聲波。低功率超聲波探頭用于檢測。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，包括直探頭(縱波)、斜探頭(橫波)、表面波探頭(表面波)、蘭姆波探頭(蘭姆波)、雙探頭(一探頭發(fā)射和一探頭接收)等。

  超聲波傳感器的核心是塑料或金屬外殼中的壓電晶片。組成晶片的材料有很多種。晶片的尺寸，例如直徑和厚度，也是不同的，所以每個(gè)傳感器的性能是不同的

  超聲波液位計(jì)的工作原理：

  超聲波液位計(jì)安裝在容器的上部，探頭在電子單元的控制下向被測介質(zhì)發(fā)射超聲波脈沖束。聲波被介質(zhì)表面反射，一些反射回波被探頭接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)(例如，4-20mA信號(hào))。從聲波傳輸?shù)铰暡ǚ瓷涞臅r(shí)間與探頭和被測介質(zhì)之間的距離成正比。電子單元檢測時(shí)間，根據(jù)已知的聲速計(jì)算測量距離，并通過減法獲得電平值。超聲波在液體和固體中衰減很小，因此具有很強(qiáng)的穿透能力。特別是在不透光的固體中，超聲波可以穿透幾十米的長度，當(dāng)遇到雜質(zhì)或界面時(shí)會(huì)有明顯的反射。超聲波液位計(jì)就是根據(jù)這個(gè)原理工作的。由于溫度對(duì)聲速有影響，儀器應(yīng)該測量溫度來校正聲速，這通常稱為溫度補(bǔ)償。

  超聲波液位計(jì)的類型及應(yīng)用

  根據(jù)使用環(huán)境，超聲波液位計(jì)可分為普通超聲波液位計(jì)和防腐超聲波液位計(jì)。普通超聲波液位計(jì)的傳感器由PC機(jī)制成，可用于大多數(shù)非強(qiáng)腐蝕環(huán)境。防腐超聲波液位計(jì)傳感器由聚四氟乙烯制成，可用于工業(yè)領(lǐng)域中強(qiáng)腐蝕環(huán)境的測量，如硫酸和鹽酸的測量。

  根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，超聲波液位計(jì)可分為兩種類型：集成式和分體式。集成超聲波液位計(jì)將表頭和傳感器集成為一體。該一體化超聲波液位計(jì)保護(hù)等級(jí)高，抗干擾能力強(qiáng)，能適應(yīng)大多數(shù)工業(yè)環(huán)境。一種分體式超聲波液位計(jì)，其特征在于：表頭和傳感器分開安裝，表頭和傳感器通過導(dǎo)線連接。分體式超聲波液位計(jì)適用于維護(hù)調(diào)試不方便等復(fù)雜環(huán)境場合，表頭上的總線通訊和開關(guān)輸出功能可用于傳輸和遠(yuǎn)程傳輸控制。

  超聲波液位計(jì)的單機(jī)測試

  根據(jù)GB 50093-2013 《自動(dòng)化儀表工程施工及質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》
12.2.11的要求，罐液位計(jì)和物料液位計(jì)可在安裝后直接模擬物料液位進(jìn)行校準(zhǔn)。

  我們不需要在安裝前糾正它。說白了，我們想不出任何好的方法來糾正它。但是，在安裝之前，我們可以對(duì)它進(jìn)行通電測試，順便說一下，我們可以用Hart475手機(jī)規(guī)劃它的參數(shù)，如范圍、位置號(hào)、單位和顯示。這樣做的目的是為了減少后期循環(huán)測試的工作量，并檢查手表在運(yùn)輸過程中是否因碰撞而損壞。

  在建設(shè)初期，工廠條件相當(dāng)惡劣，一般采用24V直流亮緯電源為單機(jī)測試儀器供電。這樣，就沒有阻力了

  超聲波液位計(jì)一般有兩種連接方式：雙線制和四線制。左圖為雙線制連接方式：1號(hào)端子連接負(fù)極，2號(hào)端子連接正極。右圖顯示了四線連接方式：端子1連接到電源線的正極，端子2連接到電源的正極，端子5連接到顯示器的正極，端子6連接到顯示器的負(fù)極。

  在雙線系統(tǒng)中連接時(shí)，注意儀表端子和電源線的正負(fù)極之間的連接，否則變送器將沒有數(shù)據(jù)顯示。

  連接四線系統(tǒng)時(shí)，注意電源端子和顯示端子之間的錯(cuò)誤連接，并按順序連接儀表端子。

  溫度對(duì)聲速有影響。事實(shí)上，聲速不僅受溫度影響，還與氣體密度、濕度、氣壓、噪音、空氣中的懸浮固體等因素有關(guān)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，僅通過測量溫度進(jìn)行補(bǔ)償還存在很多缺點(diǎn)，在溫度測量過程中也存在一些誤差。因此，溫度補(bǔ)償方法只適用于一般應(yīng)用，不能滿足高精度測量的要求。因此，超聲波液位計(jì)通常用于開放式容器或水池，不需要高精度的液位測量。

  超聲波液位計(jì)校準(zhǔn)：

  超聲波在空氣中的傳播速度為340米/秒，如果能夠測量出超聲波在空氣中的傳播時(shí)間，就可以計(jì)算出傳播距離。超聲波液位測量是通過測量超聲波傳播的時(shí)間間隔來測量聲波傳播的距離。

  具體方法：見上圖。安裝在待測試容器頂部的超聲波探頭向液體表面發(fā)射超聲波束，聲波被液體表面反射，然后被探頭接收。

  控制器測量傳播時(shí)間t，并且根據(jù)聲速v=340m米/秒，可以獲得從液面到探頭的空間距離l。從探頭到容器底部的距離是h，容器中的液位是h。

  公式為：h=H-L，其中L=vt/2

  因?yàn)闇囟葘?duì)聲速有影響，所以需要測量空氣溫度t來修正聲速。

  修正后的公式為v=331.46T()

  b是盲區(qū)，這意味著從超聲波探頭向下的短距離內(nèi)不能正常檢測到反射回波，這個(gè)短距離稱為超聲波液位計(jì)的盲區(qū)。由于超聲波液位計(jì)在發(fā)射超聲波脈沖時(shí)不能同時(shí)檢測到反射回波，所以在如此短的距離內(nèi)無法正常檢測到反射波。此外，由于發(fā)射的超聲波脈沖具有一定的時(shí)間寬度，并且傳感器在發(fā)射超聲波后仍有殘余振動(dòng)，所以超聲波液位計(jì)不能檢測到反射回波。測量液位時(shí)，如果測得的最高液位進(jìn)入盲區(qū)，超聲波液位計(jì)將無法正確檢測出液位的實(shí)際高度，從而產(chǎn)生誤差。在類似情況下，可以根據(jù)需要升高和安裝液位計(jì)，也可以降低液位。