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測(cè)量原理:
我們一般把聲波頻率超過(guò) 20kHz的聲波稱(chēng)為超聲波,超聲波是一種機(jī)械波,即是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的一種傳播過(guò)程,它的特征是頻率高、波長(zhǎng)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(qiáng),尤其是在對(duì)光不透明的固體中,超聲波可穿透幾十米的長(zhǎng)度,碰到雜質(zhì)或界面就會(huì)有顯著的反射,超聲波測(cè)量物位就是利用了它的這一特征。
在超聲波檢測(cè)技術(shù)中,不管那種超聲波儀器,都必須把電能轉(zhuǎn)換超聲波發(fā)射出去,再接收回來(lái)變換成電信號(hào),完成這項(xiàng)功能的裝置就叫超聲波換能器,也稱(chēng)探頭。如圖所示,將超聲波換能器置于被測(cè)液體上方,向下發(fā)射超聲波,超聲波穿過(guò)空氣介質(zhì),在遇到水面時(shí)被反射回來(lái),又被換能器所接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào),電子檢測(cè)部分檢測(cè)到這一信號(hào)后將其變成液位信號(hào)進(jìn)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(gè)常數(shù)。因此,當(dāng)測(cè)出超聲波由發(fā)射到遇到液面反射被接收所需要的時(shí)間,則可換算出超聲波通過(guò)的路程,即得到了液位的數(shù)據(jù)。超聲波物位計(jì)的工作原理是由換能器(探頭)發(fā)出高頻超聲波脈沖遇到被測(cè)介質(zhì)表面被反射回來(lái),部分反射回波被同一換能器接收,轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。超聲波脈沖以聲波速度傳播,從發(fā)射到接收到超聲波脈沖所需時(shí)間間隔與換能器到被測(cè)介質(zhì)表面的距離成正比。
此距離值S與聲速C和傳輸時(shí)間T之間的關(guān)系可以用公式表示:
S=CxT/2。
由于發(fā)射的超聲波脈沖有一定的寬度,使得距離換能器較近的小段區(qū)域內(nèi)的反射波與發(fā)射波重迭,無(wú)法識(shí)別,不能測(cè)量其距離值。這個(gè)區(qū)域稱(chēng)為測(cè)量盲區(qū)。盲區(qū)的大小與超聲波物位計(jì)的型號(hào)有關(guān)。
由于采用了的微處理器和的EchoDiscovery回波處理技術(shù),超聲波物位計(jì)可以應(yīng)用于各種復(fù)雜工況。換能器內(nèi)置溫度傳感器,可實(shí)現(xiàn)測(cè)量值的溫度補(bǔ)償。超聲波換能器采用*佳聲學(xué)匹配之磚利技術(shù),使其發(fā)射功率能更有效地輻射出去,提高信號(hào)強(qiáng)度,從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量。
超聲波液位計(jì)/物位計(jì)的安裝要求:
■ 安裝要求:
換能器發(fā)射超聲波脈沖時(shí),都有一定的發(fā)射開(kāi)角。從換能器下緣到被測(cè)介質(zhì)表面之間,由發(fā)射的超聲波波束所輻射的區(qū)域內(nèi),不得有障礙物,因此安裝時(shí)應(yīng)盡可能避開(kāi)罐內(nèi)設(shè)施,*如:人梯、限位開(kāi)關(guān)、加熱設(shè)備、支架等。另外須注意超聲波波束不得與加料料流相交。
安裝儀表時(shí)還要注意:
■ *高料位不得進(jìn)入測(cè)量盲區(qū);
■ 儀表距罐壁必須保持一定的距離;
■ 儀表的安裝盡可能使換能器的發(fā)射方向與液面垂直。
■ 根據(jù)需要和工況選擇合適的型號(hào)是保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠的重要條件。
(1)*大測(cè)量范圍:
超聲波物/液位計(jì)可以配置不同型號(hào)的換能器。在選擇換能器時(shí),需要考慮被測(cè)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(duì)測(cè)量范圍有很大影響。當(dāng)超聲波衰減快,界面反射差時(shí),為避免超聲波探頭接收到的超聲波信號(hào)過(guò)弱,而無(wú)法與噪音信號(hào)區(qū)分,就要增大換能器的發(fā)射功率。
(2) 溫度補(bǔ)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(shí),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(cè)量物位是基于被測(cè)物料界面上傳遞超聲波的介質(zhì)中聲速C為定值,在實(shí)際應(yīng)用中,介質(zhì)的聲速除定于介質(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(cè)量精度,應(yīng)選擇帶溫度補(bǔ)償超聲波物/液位計(jì)。
(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(cè)量結(jié)果,為適應(yīng)不同的測(cè)量介質(zhì),DIGISONIC系列超聲波物/液位計(jì)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。