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超聲波液位計(jì)測(cè)量的內(nèi)在原理是非常簡(jiǎn)單的

來源:金湖信儀自動(dòng)化儀表有限公司   2010年12月14日 09:47  

超聲波液位計(jì)測(cè)量的內(nèi)在原理是非常簡(jiǎn)單的,超聲波探頭位于容器的頂部,發(fā)射脈沖波達(dá)到被測(cè)介質(zhì)表面,同時(shí)接收由被測(cè)物表面反射回來的回波,由發(fā)射波和回波的時(shí)間差,也就是聲波在空間中的往返穿行時(shí)間來測(cè)出探頭距被測(cè)介質(zhì)表面的距離。

  今天,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,超聲波物位測(cè)量?jī)x器可以測(cè)量幾厘米到幾十厘米的物位范圍,在諸多惡劣條件下表現(xiàn)出非凡的能力。超聲波液位計(jì)是一系列非接觸,高可靠、低價(jià)格、免維護(hù)的物位儀,它*解決了由壓力變送器、電容式浮子式等測(cè)量方式帶來的纏繞、泄露、接觸介質(zhì)、昂貴的維護(hù)等麻煩,它不必要接觸工業(yè)介質(zhì)就滿足大多數(shù)密閉/敞開容器里的物位測(cè)量要求。在實(shí)際使用中,影響超聲波液位計(jì)的因素有以下幾方面:

  溫度的影響:

  溫度的變化影響著聲速的變化,在正常環(huán)境中溫度的變化帶給聲速的變化為0.17%℃。在實(shí)際測(cè)量中,多種自然因素會(huì)導(dǎo)致誤差,而百特*的測(cè)量系統(tǒng),包括了溫度傳感器和軟件功能,可以對(duì)溫度的影響進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。在實(shí)際應(yīng)用中,由于探頭周圍環(huán)境,超聲波傳播媒介的溫度以及被測(cè)介質(zhì)的溫度不盡相同。測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求選擇與探頭結(jié)合的內(nèi)置溫度傳感器與探頭分離的外置溫度傳感器。更為的測(cè)量系統(tǒng),可以在距探頭的特定位置放置回波反射參照物,產(chǎn)生參考回波,以對(duì)溫度影響進(jìn)行補(bǔ)償。這種方法的有效性取決于回波反射參照物的放置程度。速度的影響:

  超聲波液位計(jì)在工業(yè)應(yīng)用中的頻率為5KHZ-5MHZ,在物位測(cè)量技術(shù)方面為5HZ-40HZ,超聲波探頭到介質(zhì)表面距離的計(jì)算公式如下:

  D=t1×C/2

  D:探頭到介質(zhì)表面的距離

  t1:聲波的傳播時(shí)間

  C:波的傳播速率

  由此可知,除了聲波的傳播時(shí)間的測(cè)量準(zhǔn)確性,聲波的傳播速度起著決定性的作用。

  聲速的變化取決于傳播媒介的不同。在實(shí)際應(yīng)用中,多種因素影響著傳播媒介及聲速。今天,為了獲得更加準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,超聲波物位儀表可以由程度設(shè)定不同媒介的聲速。

  壓力的影響:

  壓力的變化造成的溫度變化之間的關(guān)系:LnT1/T2=1.4LnP1/P2

  雖然壓力的變化影響著探頭的工作狀態(tài),但壓力的變化不直接產(chǎn)生聲速的變化.由于壓力和溫度之間的關(guān)系:T=KP(K為常數(shù)),所以壓力的變化影響著溫度的變化,進(jìn)而影響聲速的變化.

  聲波的發(fā)射與傳播:

  探頭的內(nèi)部有一個(gè)或多個(gè)壓電陶瓷晶體,用于聲波信號(hào)的產(chǎn)生和接收,當(dāng)壓電陶瓷晶體獲得電信號(hào)時(shí)產(chǎn)生微小機(jī)械振動(dòng)發(fā)出聲波。同理,回波使壓電陶瓷晶體產(chǎn)生微小機(jī)械振動(dòng)發(fā)出電磁信號(hào),實(shí)際的方法是一個(gè)探頭扮演著發(fā)射與接收的雙重角色。

  當(dāng)壓電陶瓷晶體獲得電脈沖激勵(lì)時(shí),將產(chǎn)生一段時(shí)間的共鳴,zui初的共鳴振幅很大,隨著探頭震動(dòng)能量的減弱,振幅將趨于零。在共鳴期間內(nèi),共鳴覆蓋了回波,使得探頭不準(zhǔn)確判定回波,這段時(shí)間為幾毫秒,相對(duì)應(yīng)的距離范圍成為:“盲區(qū)”。10mS相對(duì)盲區(qū)`1.7m。

  為了確保發(fā)射波與回波時(shí)間差的準(zhǔn)確性,回波信號(hào)必須有足夠的強(qiáng)度以產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化為電脈沖,回波信號(hào)的強(qiáng)度取決于發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度,傳播介質(zhì)的特性,傳播的距離和被測(cè)介質(zhì)反映面的特性

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