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超聲波液位計(jì)的工作原理和使用要點(diǎn)

2020-12-16

　　隨著電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，超聲波液位計(jì)也取得了長足的進(jìn)步。該儀表具有精度高、非接觸、干擾因素少、價(jià)格低廉、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，在石油、化工、農(nóng)田水利等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，尤其是在水處理和自控系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。
　　一、超聲波液位計(jì)的工作原理
　　超聲波液位計(jì)由傳感器（探頭）和變送器組成。傳感器受電激勵(lì)后向被測介質(zhì)發(fā)出一個(gè)超聲波脈沖，該脈沖穿過空氣到達(dá)介質(zhì)表面后被反射回來，部分反射的回波被同一傳感器（此時(shí)作為接收器）接收，并轉(zhuǎn)換成電信號。變送器的電子檢測系統(tǒng)檢測到該信號后，將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐何恍盘栠M(jìn)行顯示。同時(shí)，將液位信號轉(zhuǎn)變?yōu)?～20mA電流信號傳送給上位機(jī)（PLC）參與過程控制。超聲波脈沖以聲速傳播，從發(fā)射到接收所用的時(shí)間，即脈沖的傳輸時(shí)間t與傳感器到介質(zhì)表面的距離S成正比。
　　距離S根據(jù)聲速C和傳輸時(shí)間t得出下列公式：
　　S=C×t/2（在空氣的正常條件下，聲速為C=340m/s）
　　由于發(fā)射的超聲波脈沖有一定的寬度，使得在傳感器較近的小段區(qū)域內(nèi)反射波與發(fā)射波重迭，傳感器無法識別，不能測量其距離值。這個(gè)區(qū)域稱為測量盲區(qū)。盲區(qū)的大小與超聲波液位計(jì)的型號有關(guān)。最大的測量范圍取決于空氣對超聲波的衰減以及脈沖從介質(zhì)表面反射的強(qiáng)度。
　　通過傳感器發(fā)射并接收超聲波可測得傳感器到液面的高度S，只要將傳感器到構(gòu)筑物底部的距離L輸入到變送器的矩陣內(nèi)，即可測得介質(zhì)的液位高度d=L-S。測量的精度可達(dá)毫米。使用時(shí)可將被測介質(zhì)的液位上、下限輸入到變送器矩陣內(nèi)，以便及時(shí)輸出上、下限報(bào)警。
　　二、超聲波液位計(jì)的使用要點(diǎn)
　　1．調(diào)節(jié)好超聲波傳感器距液面的高度。過遠(yuǎn)，探頭接收的信號太弱；過近，進(jìn)入探頭盲區(qū)，無法分辨。
　　2．保證探頭表面垂直正對被測液面。同時(shí)，保證探頭發(fā)射的超聲波波束所輻射的區(qū)域內(nèi)不得有障礙物，應(yīng)避開罐內(nèi)人梯、限位開關(guān)、管道等。正常情況下，變送器的二極管會閃爍，接收到回波時(shí)，傳感器附近也能聽到噠噠聲。
　　3．超聲波的抗電磁干擾性能不強(qiáng)，附近的用電設(shè)備易對它造成影響。信號線應(yīng)有獨(dú)立的穿線管，遠(yuǎn)離動(dòng)力線和照明線。保證信號屏蔽良好，穿線管應(yīng)使用導(dǎo)電鋼管，屏蔽層采用單點(diǎn)接地，避免回路的電位差干擾儀表。
　　4．為防止信號線接觸不良，在信號線中間盡量不留接頭，接線端子壓接處不能有任何松動(dòng)，不然接觸電阻將較大。必須有接頭則需焊接，減少隱患。
　　5．信號線尤其是接頭處受潮，也會造成信號紊亂，所以應(yīng)保持信號線的干燥。當(dāng)信號線須走纜溝時(shí)，需在纜溝支架上敷設(shè)。

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