超聲波物位計的原理及應用

超聲波物位計技術原理

超聲波物位計安裝于容器上部在電子單元的控制下，探頭向被測物體發射一束超聲波脈沖。聲波被物體表面反射，部分反射回波由探頭接收并轉換為電信號。從超聲波發射到被重新被接收，其時間與探頭至被測物體的距離成正比。電子單元檢測該時間，并根據已知的聲速計算出被測距離。通過減法運算就可得出物位值。由于溫度對聲速具有影響，所以儀表應測量溫度，以修正聲速。

超聲波物位計技術問答

1．超聲波物位計適于什么樣的應用環境？

通常應用于溫度在-40℃～100℃之間、壓力在3Bar（5kg/cm2）以下的場所進行液位或料位的測量。在常溫、常壓的情況下，選擇超聲波物位計測量液體液位是*佳的選擇，具有工作可靠、安裝簡便、使用周期長、免維護的特點，并具有相對的價格優勢。由于超聲波物位計在測量物位時，與被測介質不接觸，同時為全密閉防腐結構，因此對于粘稠的、腐蝕性的、渾濁的等各種液體的液位測量，效果*佳。

2．對于密閉容器內的揮發性的液體的液位測量，應注意那些事項？

應注意兩點： a 容器內氣體聲速可能與空氣中的聲速不同，如液位計不能對聲速進行修正，則會出現一定的誤差； b 揮發性的液體會在超聲波液位計探頭表面凝結，阻擋聲波的收發，要求液位計具有可變功率控制功能。我公司產品能夠滿足以上要求，并有大量的實踐應用。

3．超聲波物位計對固體料位的效果如何嗎？

使用超聲波物位計進行料位測量是可行的，有足夠的應用經驗和成功實例。在對料位進行測量時，應選擇好安裝位置，選擇料面相對平整的位置；對于粉末狀的料位，可選擇功率（量程）更大的物位計進行測量。

4．對于液面劇烈波動的液體，如何使用超聲波液位計進行液位測量？

有三種可行的辦法： a 選用具有自動功率控制功能的超聲波液位計 b 選用更大量程的超聲波液位計 c 在液體中加入塑料管，測量塑料管內液位

5．兩線制超聲波物位計與三線制超聲波物位計有和不同？

兩線制超聲波物位計其供電（DC24v）與信號輸出（DC4-20mA）共用一個回路，僅使用兩條線即可，為標準的變送器形式，不足之處是發射功率相對略微微弱一些。三線制超聲波物位計實際上為四線制，其供電（DC24v）與信號輸出（DC4-20mA）回路分離，各使用兩條線，當它們負端共地相連時，通常使用三條線即可。其優勢是發射功率較大。

6．什么是超聲波物位計的盲區？

超聲波物位計在發射超聲波脈沖時，不能同時檢測反射回波。由于發射的超聲波脈沖具有一定的時間寬度，同時發射完超聲波后傳感器還有余振，期間不能檢測反射回波，因此從探頭表面向下開始的一小段距離無法正常檢測，這段距離稱為盲區。被測的物位如進入盲區，儀表將不能正確檢測，會出現誤差。如有需要，可以將物位計加高安裝。

7．在工程設計選型時，*應注意的問題是什么？

要選擇一個好的安裝位置，設計合適的安裝接口。

① 安裝位置要盡可能選擇液面平穩、料面平整的位置，同時遠離扶梯、進料口、出料口，盡可能與容器壁保持較遠的距離，遠離攪拌器。

② 安裝接口要求開口尺寸足夠大，當為法蘭安裝時，法蘭下面的接管長度要設計合理，對于我公司的10米、12米量程的物位計，接管長度應不大于15cm，選擇DN80以上的法蘭口。對于15米、20米、30米和40米量程的物位計，接管長度應不大于20cm；選擇DN200以上的法蘭口。對于8米以下量程的物位計，對接管長度無要求，可適當設計，以消除盲區的影響，并選擇DN65以上的法蘭口。

8．超聲波物位計是超聲波液位計和超聲波料位計的統稱。當用于測量液體液位時，通常稱為超聲波液位計。當用于測量固體料位時，通常稱為超聲波料位計。

應用

在現場實際運用超聲波物位計時，會有各種因素對其穩定、可靠的測量產生影響，下面我們將結合實際，講述各種干擾對超聲波物位計選用、使用、安裝的影響。超聲波流量計

（1）介質及環境溫度的影響

超聲波從物料表面反射時，其反射頻率會受到物料溫度的影響而發生變化，為了補償這一變化，超聲波探頭內裝有溫度傳感器，當探頭向處理器發送反射信號的同時，也把溫度信號送到微處理器，處理器將自動補償由于溫度對料位測量的影響。

此外，為了保證探頭的可靠工作，要求環境溫度不超過60℃。

（2）攪拌器對物位計測量的影響

如果物料容器內裝攪拌器，它同樣會反射超聲波信號，造成假反射回波，并被傳送到微處理器。微處理器將根據統計學原理處理真假面具回波，所以要求超聲波從物料表面反射的回波應至少為從攪拌器臂反射的回波的3倍。適當降低攪拌器的轉速，或將探頭偏離攪拌中心，都可以有效消除攪拌器產生的假面反射對料位測量的影響。

（3）超聲波物位計測量料位的極限值

1）料位

當一束超聲波脈沖向物料表面傳送過程中，若收到從物料表面來的反射波，將無法進行測量，這段距離就是盲區。物料料位不得高于盲區。

2）料位