超声波式物位计

一、超声波及超声波式物位计概述1、超声波检测原理当振动频率高于20KHz以上（或振动频率大小于16Hz）的，人在自然环境下无法听到和感受到的声波都称为超声波。频率小于20Hz（赫兹）的声波叫做次声波超声波可以在气体、液体及固体中传播，传播速度取决于介质的弹性常数及介质的密度，而且还与介质所处的状态有关。超声波物位检测方法通过测量声波从发射至接受反射回波的时间间隔来确定物位高低。超声波物位计是基于压电效应、和逆压电效应，一般采用较高频率的超声脉冲，通过发射器(将交变电压转换成向外发射的机械波)和接收器（把声能转换成电能），完成声波的接收和发射，从而完成对物位的检测。2、超声波物位计的优、缺点（1）优点可以定点和连续测量，能很方便地提供遥测或遥控所需要的信号；测量装置不需要防护；超声波测量技术可选用气体、液体或固体作为传声媒质，有较大的适应性；没有可动部件，安装维护较方便；超声波不受光线、粘度的影响等；超声波物位计可以做到非接触测量，因而适合于强腐蚀性、高压、有毒、高粘度液体液位的测量。不怕烟和光，不受电磁干扰，可测量各种液体的液位和粉粒状固体料位，还可用于测量两种液体界面、液位差、料位差等。介式的测量方式能测沸腾介质的液位，允许液面波动倾侧、如测量火箭、飞机、轮船燃料仓内的液位。液介式的测量方式应用十分普遍，海水深度测量就采用这种方法。（2）缺点换能器本身不能承受高温；声速受到介质的温度、压力等影响；电路复杂、造价较高；超声波物位计不能测量有气泡和悬浮物的液位，被测液面有很大波浪时，在测量上会引起超声波反射混乱，产生测量误差。3、超声波物位计的种类1)定点式超声波物位计;2)连续式超声波物位计。二、定点式超声波物位计常用的定点式超声波物位计有声阻尼式；液体介穿透式；气体介质穿透式。1.声阻尼式液位计工作原理：利用气体和液体对超声振动的阻尼有显著差别这一特性来判断测量对象是液体还是气体，从而测定是否到达检测换能器的安装高度。定点式超声波物位检测系统2.液体介质穿透式超声波液位计工作原理：利用超声换能器在液体中和气体中发射系数的显著差别来判断被测液面是否到达换能器的安装高度。当间隙内充满液体时，由于固体与液体的声阻抗率接近,超声波穿透时界面损耗较小，从发射到接收，是放大器由于声反馈而连续振荡。优点：结构简单，不受被测介质物理性质的影响工作安全可靠。液体介质穿透式超声波液位检测系统1-液体；2-不锈钢外壳；3-固定螺栓；4-放大器；5-控制器；6-发射、接受电陶器3.气体介质穿透式超声波物位计将两换能器相对安装在预定高度的一直线上，使其声路保持畅通。当被测物位升高遮断声路时，接收换能器收不到超声波，控制器内继电器动作，发出相应的控制信号。适用场合：粉状、颗粒状、块状或其他固体料位的发讯和报警。优点：结构简单、安全可靠、不受被测介质物理性质的影响，适用范围广。三、连续式超声波物位计常用的连续式超声波物位计有液体介质超声波液位计、气体介质超声波物位计和超声波界位计三种。液体介质超声波液位计、气体介质超声波物位计工都是利用介质回声测距测量物位。电路换能器连续式超声波液位检测系统超声波界位计工作原理是利用超声波反射时间差法可以检测液液相界面位置。四、声速校正的方法只要知道超声波在媒质中的传播速度，便可以根据传播时间来确定液位。但是声速还与媒质中的成分、温度和压力等因素有关。一般用设置校正装置的方法对声速进行校正。超声波物位测量的测量范围可从毫米数量级到几十米以上。测量精度在不加校正具时为1%，加校正具后精度为0.1%。声速校正装置1-校正超声波换能器；2-反射板