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聊聊超声波液位计那些不为人知的秘密

发布时间2019-08-02        浏览次数:1016

超声波液位计由超声波换能器、处理单元、输出单元三部分组成,由于采用非接触的测量,被测介质几乎不受限制,可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量。在测量中超声波脉冲由传感器(换能器)发出,声波经液体表面反射后被同一传感器接收或超声波接收器,通过压电晶体或磁致伸缩器件转换成电信号,并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测液体表面的距离。下面我们来聊聊超声波液位计那些不为人知的秘密!
一、超声波液位计适于应用的环境
超声波液位计是超声波液位计和超声波料位计的统称 当用于测量液体液位时,通常称为超声波液位计; 当用于测量固体料位时,通常称为超声波料位计。
超声波液位计通常应用于温度在-40℃~100℃之间、压力在3Bar(5kg/cm2)以下的场所进行液位或料位的测量。
二、超声波液位计特点及工作原理
超声波液位计是由微处理器控制的液位数字仪表。在测量中超声波脉冲由传感器发出,声波经液体表面放射后被传感器接收,通过压电晶体或磁致伸缩器件转换成电信号,由声波的发送和接收之间的时间来计算传感器到被测液体表面的距离。超声波液位计采用非接触测量,对被测介质几乎不受限制,可广泛用于液体固体物料高度的测量。
三、超声波液位计的盲区
超声波液位计的盲区,根据量程的不同,盲区也不同。量程小,则盲区小,量程大,则盲区大。但一般都在 30cm-50cm之间。所以一般在安装超声波液位计的时候盲区一定是要考虑进去的。在特殊场合,会要求盲区很小,这个时候可以考虑小盲区超声波液位计,其盲区一般只有4-6cm。但其量程也相对较小,只有0.6m。在很多液位测量的领域,因为空间的限制,安装条件的限制,需要盲区很小的超声波液位计。
超声波液位计液位进入盲区,通常会显示二次回波对应的液位位置。举例而言,如果盲区是0.3m,液面至换能器(或探头)表面的距离是0.2m,则液位计会显示对应空间距离为0.4m的液位值。由于在测量液位时,液面反射良好,因此超声波液位计发出的声脉冲,经液面反射后,回波到达换能器(或探头)表面后又会被重新反射回液面,并被再次反射回换能器并接收,这时的回波即为二次回波。如果反射条件良好,还可能收到多次回波(多次往返的回波)。
四、超声波液位计的安装
1、超声波液位计安装方式
(1)超声波液位计应水平置于容器顶部。
(2)选择一个合适的方法来安装超声波液位计。
(3)超声波收发传感面应与液面平行。
(4)超声波收发传感面应尽量避免靠近容器侧壁。
(5)为避免振动或摇晃导致液位计松动,请小心的进行坚固安装。
(6)同一容器内不要安装多台超声波液位计,超声波互相干扰会导致测量误差。
(7)安装位置应避免阳光直射,露天安装应加防护罩。
(8)安装位置应避免强振动区域,如安装在轻振动区域,应安装橡胶减振器。
(9)安装位置应远离进料口且不能碰到障碍物。
(10)如法兰安装时,请注意法兰立管高度与立管内径的关系。
(11)安装接口要求开口尺寸足够大,当为法兰安装时,法兰下面的接管长度要设计合理,对于10米、12米量程的物位计,接管长度应不大于15cm,选择DN80以上的法兰口。
对于15米、20米、30米和40米量程的物位计,接管长度应不大于20cm,选择DN200以上的法兰口。
对于8米以下量程的物位计,对接管长度无要求,可适当设计,以消除盲区的影响,并选择DN65以上的法兰口。
对于8米以下量程的物位计,对接管长度无要求,可适当设计,以消除盲区的影响,并选择DN65以上的法兰口。
2、对于密封容器内的挥发液体的液位测量应注意两点
容器内气体声速可能与空气中的声速不同,如液位计不能对声速进行修正,则会出现较大误差。
挥发性的液体会在超声波液位计探头表面凝结,阻挡声波的收发,要求液位计具有可变功率控制功能。
3、对于液面剧烈波动的液体在选用超声波液位计有三种方法
(1)选用具有自动功率控制功能的超声波液位计。
(2)选用更大量程的超声波液位计。
(3)在液体中加沉井,测量沉井内的液位。
4、两线制和三线制超声波液位计
(1)两线制超声波液位计其供电(DC24V)与信号输出 (DC4-20mA)共用一个回路,为标准的变送器形式,不足之处是发射功率弱,不适合有较大波动的液面液位测量,当液位有较大挥发时,测量效果也不理想。
(2)三线制超声波液位计,其供电24VDC与信号输出4- 20mADC各使用两条线,负端与地共用一条线。其是发射功率较大,适用于多种条件的液位和料位进行测量,效果较好。
五、超声波液位计的应用注意事项
1、超声波液位计的盲区,当拿到超声波液位计时,先查看一下仪表的盲区,他和超声波液位计的安装高度有着密切的关系,安装高度必须满足:zui高液位时的液位面距离液位计的距离应大于盲区值。
2、超声波液位计有测量距离的功能,他是检查测量功能是否正常的重要依据,测量距离功能完好,说明该液位计完好。其次根据超声波液位计的量程(更确切的说应该是测量距离的能力,即发射功率,量程只是和输出信号有关的一个电参数)比如:仪表测量距离能力是5米,当发射平面(液面)离开超声波液位计发射口的距离是5米加盲区的值时,测得距离应该等于实际距离,说明仪表完好。这就是安装设置时为什么要求在低水位时进行,在高液位设置完好,不一定在低液位运行正常,所以,安装设置必须在低液位时进行,这样才能够保证液位在任何状态下工作正常。   
3、注意测量周围环境,比如:储存罐内是否有梯子,管道,已及管壁是否有小台阶(很不平整现象)等等,有必要时可以起用虚假目标学习(或称为遇阻学习)功能,以便仪表识别该假目标。 
4、如果仪表用在寒冷的北方,可以选配附加严寒自适应功能,可以在-40°不死机。
5、在真空状态下不能测量,因为声音在真空中不能传播,因为声音的传播需要介质,真空中没有介质,声音是机械波,机械波是由于物体振动产生的。而机械波的传播要靠介质如:空气,水等等。 
6、不可在超低温工况下测量。
7、测量介质雾化,影响其测量的准确性。
8、气体流动影响其测量。
9、工况压力必须低于3Kg/Cm2。
10、储槽内如有泡沫现象,会造成测量误差。