超音波物位計

一體式超音波物位計是最新專業製造的通用型超音波物位計，它博採眾長，吸取了國內外多種物位儀優點，實現了全數位化，人性化設計理念，具有完善的物/液位測控·數據傳輸和人機交流功能。主晶片採用進口工業級單片機，數字溫度補償和超寬電壓輸入穩壓等數十塊相關專用積體電路。具有抗干擾性強，可任意設定上下限節點及線上輸出調節，並帶有現場顯示，可選擇模擬量，開關量及RS485輸出，方便的與相關設施接口。它不必接觸工業介質就能滿足大部分物位測量要求，從而徹底地解決了壓力式、電容式、浮子式等傳統測量方式帶來的纏繞、堵塞、泄露、介質腐蝕、維護不便等缺點。

基本介紹

• 中文名：超音波物位計
• 外文名：Ultrasonic level meter
• 量程：0-30米
• 精度：0.03%
• 供電電壓：DC24V/AC220V

基本介紹

超音波物位計是集超聲、電子、軟體於一身的高科技產品，國內自主研製的儀表，是各類工業現場測量液位、料位的首選儀器。該超音波物位計的各項指標均已達到了國際同類產品的先進水平，可全面替代進口的超音波物位計。

超音波物位計帶探頭

原理

物位測量過程中，超音波信號由超音波探頭髮出，經液體或固體物料表面反射後折回，由同一個探頭接收，測量超音波的整個運行時間 ，從而實現物位的測量。聲波傳輸距離 與聲速 和聲傳輸時間 的關係可用公式表示：

L：超音波探頭距所測料面距離。單位：m；

超音波物位計的算式

v：經溫度補償後的聲速值。單位：m/s；

t：測量範圍內聲波的運行時間。單位：s

用途

液位和料位測量是工業上經常遇到的一個問題，超聲測位技術有很多優點，它不僅能定點和連續測位，而且能方便的提供遙測或遙控所需的信號。與放射性測位技術相比，超聲技術不需要防護，與雷射測距技術相比，它又有簡單和經濟的優點，同時超聲技術一般不需要運動部件，所以在安裝和維護上又相應比較方便。超音波物位計可廣泛套用於石油、礦業、發電廠、化工廠、水處理廠、污水處理站、農業用水、環保監測、食品（釀酒業，飲料業、添加劑、食用油、奶製品）、抗洪防汛、水文監測、明渠、空間定位等許多行業。

主要指標介紹

1、量程。代表超音波物位計所能測量的最大範圍，反映的是換能器的靈敏度。量程越大，靈敏度越高。超音波物位計可以配置不同量程的換能器。當超音波衰減快，界面反射差時，為避免超音波探頭接收到的超音波信號過弱，而無法與噪音信號區分，就需要增大換能器的發射功率。
2、盲區。也叫死區，就是超音波物位計測量不到的一段距離。超音波物位計在發射超音波脈衝時，不能同時檢測反射回波。由於發射的超音波脈衝具有一定的時間寬度，同時發射完超音波後感測器還有餘振，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。相同量程的產品，盲區越小，就說明這個換能器的設計越好。
3、溫度。正常範圍是-10~60攝氏度。雖然壓電陶瓷的極限工作溫度一般是150攝氏度，但超音波物位計在製造過程中的大多數材料都不能在100攝氏度以上的溫度長期工作。
4、精度。主要受溫度變化影響較大，為保證測量精度，大多數超音波物位計都帶有溫度補償功能。另外在氣體成分的變化也會對超音波物位計的精度產生影響，比如一些揮發性的液體，揮發後導致空氣成分變化，導致氣體的聲速變化，引起測量誤差。在常溫常壓以及不受外部環境干擾情況下，大部分廠家可以將精度控制在0.5%以內。
5、兩線制與三線制。兩線制超音波物位計其供電（DC24v）與信號輸出（DC4-20mA）共用一個迴路，也就是僅使用兩條線即可，不足之處是發射功率相對略微微弱一些。三線制超音波物位計實際上為四線制，其供電（DC24v）與信號輸出（DC4-20mA）迴路分離，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。

優點

1.與雷射測距技術相比，有簡單和經濟的優點；

2.超聲技術一般不需要運動部件，所以在安裝和維護上又相應比較方便；

3.超音波物位計不僅能定點和連續測位，而且能方便的提供遙測或遙控所需的信號；

4.超音波物位計與放射性測位技術相比，不需要防護。

技術特點

1.具有強勁發射力的換能器，表面可自清潔，利用更新的換能器結構和製造工藝，顯著提高了換能器的工作性能。

2.微處理器程式控制、智慧型信號處理技術，可實現多種典型工況軟體處理模式，使物位計能適應固體、液體、粉塵等複雜工況。

3.紅外線遙控編程調節，操作簡單可靠，並帶有液晶現場顯示。

4.非接觸式連續測量，減少維護；

5.可用於測量物位、空間、距離，也可對標準或特別開關的液罐進行自動液位－體積轉換；

6.帶背光的液晶顯示器，可按標準工程單位進行顯示。

缺點

1、當超音波傳播介質密度發生變化，聲速也將發生變化，嚴重影響測量精度；

2、超音波物位計對溫度壓力比較敏感，所以一般需要在常溫常壓下測量。

3、有些物質對超音波有強烈吸收作用，選用測量方法和測量儀器時要充分考慮液位測量的具體情況和條件。

特點

最大量程可達40m 固體料位測量可達25m。
最小解析度1mm。
LCD/LED大顯示屏。
智慧型信號處理技術。
全塑膠防腐外殼：防護等級IP67。
專利的換能器結構：小量程物位計法蘭安裝時，對法蘭接管長度無要求。
簡單的按鍵設定參數：無需等待容器排空或加滿，無需附加的遙控器。
靈活的安裝方式 ：螺紋（法蘭）、固定孔（支架）。
探頭可加長：適應寒冷地區室外密閉容器安裝，防止結霜。
配有高低位雙繼電器：四線制提供此作用。
交流和直流供電形式可選：四線制和分體機主機提供此作用。

區別

超音波物位計主要的安裝方式有兩種，一個是頂部安裝，一個是底部安裝，超音波物位計採用的也是液體導聲，超聲探頭安裝在料罐底部外，超音波從底部傳入，經被測液體傳播到液面，反射後傳回探頭。傳播時間與液位的高低成正比。

微波物位計以光速傳播，速度幾乎不受介質特性的影響，傳播衰減也很小，約0.2dB/km.回波信號強弱很大程度上取決於被測液面上的反射情況。在被測液面上的反射率除了取決於被測物料的面積和形狀外，主要取決於物料的相對介電常數εr.相對介電常數高，反射率也高，得到的回波強度高;相對介電常數低，物料會吸收部分微波能量，回波強度較低。

套用概況

在現場實際運用時，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，講述各種干擾對超音波物位計選用、使用、安裝的影響。超音波流量計
(1)介質及環境溫度的影響
超音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，超音波探頭內裝有溫度感測器，當探頭向處理器傳送反射信號的同時，也把溫度信號送到微處理器，處理器將自動補償由於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，它同樣會反射超音波信號，造成假反射回波，並被傳送到微處理器。微處理器將根據統計學原理處理真假面具回波，所以要求超音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)超音波物位計測量料位的極限值
1)最高料位
當一束超音波脈衝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。物料最高料位不得高於盲區。
2)最低料位
最低料位也就是使超音波能到達的距離感測器的最遠距離，並且使反射回波能被感測器接收。由於超音波在傳播過程中的衰減以及物料表面對聲波的吸收，這一傳播距離對物料性質依賴性很強，對於DU33來說，可測液體範圍為25m，固體範圍為15m。
總之，只要儀表選型、安裝適當，超音波物位計的套用效果還是比較滿意的。
5 結束語
超音波類儀表(超音波流量計）是現代科學技術在工業測量中的具體運用，是高新電子技術和聲學原理相結合的產物。比起常規儀表，它們的智慧型化更高，套用的技術更先進，也給用戶帶來更大方便。