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超聲波液位計的工作原理和使用要點
2020-12-16
隨著電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展,超聲波液位計也取得了長足的進步。該儀表具有精度高、非接觸、干擾因素少、價格低廉、使用方便的優(yōu)點,在石油、化工、農(nóng)田水利等領(lǐng)域應用廣泛,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、超聲波液位計的工作原理
超聲波液位計由傳感器(探頭)和變送器組成。傳感器受電激勵后向被測介質(zhì)發(fā)出一個超聲波脈沖,該脈沖穿過空氣到達介質(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行顯示。同時,將液位信號轉(zhuǎn)變?yōu)?~20mA電流信號傳送給上位機(PLC)參與過程控制。超聲波脈沖以聲速傳播,從發(fā)射到接收所用的時間,即脈沖的傳輸時間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。這個區(qū)域稱為測量盲區(qū)。盲區(qū)的大小與超聲波液位計的型號有關(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。測量的精度可達毫米。使用時可將被測介質(zhì)的液位上、下限輸入到變送器矩陣內(nèi),以便及時輸出上、下限報警。
二、超聲波液位計的使用要點
1.調(diào)節(jié)好超聲波傳感器距液面的高度。過遠,探頭接收的信號太弱;過近,進入探頭盲區(qū),無法分辨。
2.保證探頭表面垂直正對被測液面。同時,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,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,附近的用電設備易對它造成影響。信號線應有獨立的穿線管,遠離動力線和照明線。保證信號屏蔽良好,穿線管應使用導電鋼管,屏蔽層采用單點接地,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,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,所以應保持信號線的干燥。當信號線須走纜溝時,需在纜溝支架上敷設。
一、超聲波液位計的工作原理
超聲波液位計由傳感器(探頭)和變送器組成。傳感器受電激勵后向被測介質(zhì)發(fā)出一個超聲波脈沖,該脈沖穿過空氣到達介質(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行顯示。同時,將液位信號轉(zhuǎn)變?yōu)?~20mA電流信號傳送給上位機(PLC)參與過程控制。超聲波脈沖以聲速傳播,從發(fā)射到接收所用的時間,即脈沖的傳輸時間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。這個區(qū)域稱為測量盲區(qū)。盲區(qū)的大小與超聲波液位計的型號有關(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。測量的精度可達毫米。使用時可將被測介質(zhì)的液位上、下限輸入到變送器矩陣內(nèi),以便及時輸出上、下限報警。
二、超聲波液位計的使用要點
1.調(diào)節(jié)好超聲波傳感器距液面的高度。過遠,探頭接收的信號太弱;過近,進入探頭盲區(qū),無法分辨。
2.保證探頭表面垂直正對被測液面。同時,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,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,附近的用電設備易對它造成影響。信號線應有獨立的穿線管,遠離動力線和照明線。保證信號屏蔽良好,穿線管應使用導電鋼管,屏蔽層采用單點接地,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,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,所以應保持信號線的干燥。當信號線須走纜溝時,需在纜溝支架上敷設。
TAGS : 超聲波液位計
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