超声波物位计的原理及应用

超声波物位计技术原理

超声波物位计安装于容器上部在电子单元的控制下，探头向被测物体发射一束超声波脉冲。声波被物体表面反射，部分反射回波由探头接收并转换为电信号。从超声波发射到被重新被接收，其时间与探头至被测物体的距离成正比。电子单元检测该时间，并根据已知的声速计算出被测距离。通过减法运算就可得出物位值。由于温度对声速具有影响，所以仪表应测量温度，以修正声速。

超声波物位计技术问答

1．超声波物位计适于什么样的应用环境？

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。在常温、常压的情况下，选择超声波物位计测量液体液位是*佳的选择，具有工作可靠、安装简便、使用周期长、免维护的特点，并具有相对的价格优势。由于超声波物位计在测量物位时，与被测介质不接触，同时为全密闭防腐结构，因此对于粘稠的、腐蚀性的、浑浊的等各种液体的液位测量，效果佳。

2．对于密闭容器内的挥发性的液体的液位测量，应注意那些事项？

应注意两点： a 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，则会出现一定的误差； b 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。我公司产品能够满足以上要求，并有大量的实践应用。

3．超声波物位计对固体料位的效果如何吗？

使用超声波物位计进行料位测量是可行的，有足够的应用经验和成功实例。在对料位进行测量时，应选择好安装位置，选择料面相对平整的位置；对于粉末状的料位，可选择功率（量程）更大的物位计进行测量。

4．对于液面剧烈波动的液体，如何使用超声波液位计进行液位测量？

有三种可行的办法： a 选用具有自动功率控制功能的超声波液位计 b 选用更大量程的超声波液位计 c 在液体中加入塑料管，测量塑料管内液位

5．两线制超声波物位计与三线制超声波物位计有和不同？

两线制超声波物位计其供电（DC24v）与信号输出（DC4-20mA）共用一个回路，仅使用两条线即可，为标准的变送器形式，不足之处是发射功率相对略微微弱一些。三线制超声波物位计实际上为四线制，其供电（DC24v）与信号输出（DC4-20mA）回路分离，各使用两条线，当它们负端共地相连时，通常使用三条线即可。其优势是发射功率较大。

6．什么是超声波物位计的盲区？

超声波物位计在发射超声波脉冲时，不能同时检测反射回波。由于发射的超声波脉冲具有一定的时间宽度，同时发射完超声波后传感器还有余振，期间不能检测反射回波，因此从探头表面向下开始的一小段距离无法正常检测，这段距离称为盲区。被测的物位如进入盲区，仪表将不能正确检测，会出现误差。如有需要，可以将物位计加高安装。

7．在工程设计选型时，*应注意的问题是什么？

要选择一个好的安装位置，设计合适的安装接口。

① 安装位置要尽可能选择液面平稳、料面平整的位置，同时远离扶梯、进料口、出料口，尽可能与容器壁保持较远的距离，远离搅拌器。

② 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，对于我公司的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。

8．超声波物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。

应用

在现场实际运用超声波物位计时，会有各种因素对其稳定、可靠的测量产生影响，下面我们将结合实际，讲述各种干扰对超声波物位计选用、使用、安装的影响。

（1）介质及环境温度的影响

超声波从物料表面反射时，其反射频率会受到物料温度的影响而发生变化，为了补偿这一变化，超声波探头内装有温度传感器，当探头向处理器发送反射信号的同时，也把温度信号送到微处理器，处理器将自动补偿由于温度对料位测量的影响。

此外，为了保证探头的可靠工作，要求环境温度不超过60℃。

（2）搅拌器对物位计测量的影响

如果物料容器内装搅拌器，它同样会反射超声波信号，造成假反射回波，并被传送到微处理器。微处理器将根据统计学原理处理真假面具回波，所以要求超声波从物料表面反射的回波应至少为从搅拌器臂反射的回波的3倍。适当降低搅拌器的转速，或将探头偏离搅拌中心，都可以有效消除搅拌器产生的假面反射对料位测量的影响。

（3）超声波物位计测量料位的极限值

1）料位

当一束超声波脉冲向物料表面传送过程中，若收到从物料表面来的反射波，将无法进行测量，这段距离就是盲区。物料料位不得高于盲区。

2）料位

料位也就是使超声波能到达的距离传感器的*远距离，并且使反射回波能被传感器接收。由于超声波在传播过程中的衰减以及物料表面对声波的吸收，这一传播距离对物料性质依赖性很强，对于DU33来说，可测液体范围为25m，固体范围为15m。

总之，只要仪表选型、安装适当，超声波物位计的应用效果还是比较满意的。