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超聲波液位計測量的內(nèi)在原理是非常簡單的,超聲波探頭位于容器的頂部,發(fā)射脈沖波達到被測介質(zhì)表面,同時接收由被測物表面反射回來的回波,由發(fā)射波和回波的時間差,也就是聲波在空間中的往返穿行時間來測出探頭距被測介質(zhì)表面的距離。
今天,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,超聲波物位測量儀器可以測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。超聲波液位計是一系列非接觸,高可靠、低價格、免維護的物位儀,它*解決了由壓力變送器、電容式浮子式等測量方式帶來的纏繞、泄露、接觸介質(zhì)、昂貴的維護等麻煩,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量要求。在實際使用中,影響超聲波液位計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%℃。在實際測量中,多種自然因素會導(dǎo)致誤差,而百特*的測量系統(tǒng),包括了溫度傳感器和軟件功能,可以對溫度的影響進行自動補償。在實際應(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介質(zhì)的溫度不盡相同。測量系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實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,以對溫度影響進行補償。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:
超聲波液位計在工業(yè)應(yīng)用中的頻率為5KHZ-5MHZ,在物位測量技術(shù)方面為5HZ-40HZ,超聲波探頭到介質(zhì)表面距離的計算公式如下:
D=t1×C/2
D:探頭到介質(zhì)表面的距離
t1:聲波的傳播時間
C:波的傳播速率
由此可知,除了聲波的傳播時間的測量準(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)部有一個或多個壓電陶瓷晶體,用于聲波信號的產(chǎn)生和接收,當(dāng)壓電陶瓷晶體獲得電信號時產(chǎn)生微小機械振動發(fā)出聲波。同理,回波使壓電陶瓷晶體產(chǎn)生微小機械振動發(fā)出電磁信號,實際的方法是一個探頭扮演著發(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時,將產(chǎn)生一段時間的共鳴,zui初的共鳴振幅很大,隨著探頭震動能量的減弱,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,這段時間為幾毫秒,相對應(yīng)的距離范圍成為:“盲區(qū)”。10mS相對盲區(qū)`1.7m。
為了確保發(fā)射波與回波時間差的準(zhǔn)確性,回波信號必須有足夠的強度以產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化為電脈沖,回波信號的強度取決于發(fā)射信號的強度,傳播介質(zhì)的特性,傳播的距離和被測介質(zhì)反映面的特性
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