超聲波液位傳感器在制鹽行業中的使用
2015-7-3 8:43:20??????點擊：
1超聲波液位計的工作原理
我們一般把聲波頻率超過20kHz的聲波稱為超聲波，超聲波是機械波的一種，即是機械振動在彈性介質中的一種傳播過程，它的特征是頻率高、波長短、繞射現象小，另外方向性好，能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中衰減很小，因而穿透能力強，尤其是在對光不透明的固體中，超聲波可穿透幾十米的長度，碰到雜質或界面就會有顯著的反射，超聲波測量物位就是利用了它的這一特征。在超聲波檢測技術中，不管那種超聲波儀器，都必須把電能轉換超聲波發射出去，再接收回來變換成電信號，完成這項功能的裝置就叫超聲波換能器，也稱探頭。將超聲波換能器置于被測液體上方，向下發射超聲波，超聲波穿過空氣介質，在遇到水面時被反射回來，又被換能器所接收并轉換為電信號，電子檢測部分檢測到這一信號后將其變成液位信號進行顯示并輸出。
由超聲波在介質中傳播原理可知，若介質壓力、溫度、密度、濕度等條件一定，則超聲波在該介質中傳播速度是一個常數。因此，當測出超聲波由發射到遇到液面反射被接收所需要的時間，則可換算出超聲波通過的路程，即得到了液位的數據，如圖1所示。
2.1選型
根據需要和工況選擇合適的型號是保證測量結果準確可靠的重要條件。
(1)最大測量范圍：超聲波液位計可以配置4、6、8、10、20、30m等不同型號的換能器。在選擇換能器時，需要考慮被測物料的特性、界面上介質性質、環境情況和生產系統的操作條件。超聲波發射后的衰減程度和界面反射特性對測量范圍有很大影響。當超聲波衰減快，界面反射差時，為避免超聲波探頭接收到的超聲波信號過弱，而無法與噪音信號區分，就要增大換能器的發射功率。
(2)溫度補償：超聲波探頭是采用具有聲電效應的材料制成的，當高于一定溫度時，壓電元件將失去效應，而不能使用。一般超聲波換能器在-20℃~80℃工作條件下較合適。另外，由于超聲波測量物位是基于被測物料界面上傳遞超聲波的介質中聲速C為定值，在實際應用中，介質的聲速除決定于介質的成分外，還受溫度的影響。隨季節的變化，環境溫度變化很大，為保證測量精度，應選擇帶溫度補償超聲波物液位計。
(3)聲速校正：物料界面上傳遞聲速的介質性質和成分影響測量結果，為適應不同的測量介質，超聲波液位計內部配置了聲速校正系統，以校正由于介質的成分變化而引起的誤差。
2.2安裝
檢測儀表能否獲得準確的測量數據，不僅與儀表本身的精度有關，而且與儀表的安裝和調試有關。正確的安裝除了可以獲得更為準確的檢測數據外，還可以保證儀表工作穩定，維護方便。超聲波物位檢測儀在安裝時要注意以下幾點：
(1)超聲波換能器應安裝在只能"看見"被測介質表面的地方，使聲波在容器、儲罐和料倉中傳送時不會遇到擋板、攪拌器、倉壁等物體生成干擾，產生測量誤差。
(2)超聲波換能器在其傳送和接收的脈沖之間，有一部分自身不能識別的盲區，為了測量可靠，測量對象的最高物位應該在盲區之外。
(3)測量儲倉內固體料位時，要考慮固體物料在界面上是不平整的，通常在進料口的物料高于儲倉周邊，因此，換能器應安裝在能反映物料平均高度的位置上。
(4)安裝換能器的另一要點是避免零反射。超聲波換能器對準罐底或卸料口的斜壁時，超聲脈沖發射出來，卻收不到回波，檢測儀就發出報警或調節到最大限度，而且，有把干擾回波作為物位回波接收的危險。解決這一問題的有效辦法，就是在液體儲罐底部放一塊小型的反射板或將換能器安裝在靠近罐中線處。
(5)超聲波換能器和檢測儀之間應采用屏蔽電纜連接，且屏蔽線兩端接地，以避免電噪聲的干擾。
我們一般把聲波頻率超過20kHz的聲波稱為超聲波，超聲波是機械波的一種，即是機械振動在彈性介質中的一種傳播過程，它的特征是頻率高、波長短、繞射現象小，另外方向性好，能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中衰減很小，因而穿透能力強，尤其是在對光不透明的固體中，超聲波可穿透幾十米的長度，碰到雜質或界面就會有顯著的反射，超聲波測量物位就是利用了它的這一特征。在超聲波檢測技術中，不管那種超聲波儀器，都必須把電能轉換超聲波發射出去，再接收回來變換成電信號，完成這項功能的裝置就叫超聲波換能器，也稱探頭。將超聲波換能器置于被測液體上方，向下發射超聲波，超聲波穿過空氣介質，在遇到水面時被反射回來，又被換能器所接收并轉換為電信號，電子檢測部分檢測到這一信號后將其變成液位信號進行顯示并輸出。
由超聲波在介質中傳播原理可知，若介質壓力、溫度、密度、濕度等條件一定，則超聲波在該介質中傳播速度是一個常數。因此，當測出超聲波由發射到遇到液面反射被接收所需要的時間，則可換算出超聲波通過的路程，即得到了液位的數據，如圖1所示。
超聲波傳感器在微機控制下，發射和接收超聲波，并由超聲波的傳播t來計算超聲傳感器距被測物位的hb，在超聲波傳播速度c已知的情況下，可根據hb=ct/2計算出hb。因超聲傳感器距離罐底的高度h為定值，故可計算出液位高度。ha=h-hb
2超聲波液位計選型應用及安裝要求2.1選型
根據需要和工況選擇合適的型號是保證測量結果準確可靠的重要條件。
(1)最大測量范圍：超聲波液位計可以配置4、6、8、10、20、30m等不同型號的換能器。在選擇換能器時，需要考慮被測物料的特性、界面上介質性質、環境情況和生產系統的操作條件。超聲波發射后的衰減程度和界面反射特性對測量范圍有很大影響。當超聲波衰減快，界面反射差時，為避免超聲波探頭接收到的超聲波信號過弱，而無法與噪音信號區分，就要增大換能器的發射功率。
(2)溫度補償：超聲波探頭是采用具有聲電效應的材料制成的，當高于一定溫度時，壓電元件將失去效應，而不能使用。一般超聲波換能器在-20℃~80℃工作條件下較合適。另外，由于超聲波測量物位是基于被測物料界面上傳遞超聲波的介質中聲速C為定值，在實際應用中，介質的聲速除決定于介質的成分外，還受溫度的影響。隨季節的變化，環境溫度變化很大，為保證測量精度，應選擇帶溫度補償超聲波物液位計。
(3)聲速校正：物料界面上傳遞聲速的介質性質和成分影響測量結果，為適應不同的測量介質，超聲波液位計內部配置了聲速校正系統，以校正由于介質的成分變化而引起的誤差。
2.2安裝
檢測儀表能否獲得準確的測量數據，不僅與儀表本身的精度有關，而且與儀表的安裝和調試有關。正確的安裝除了可以獲得更為準確的檢測數據外，還可以保證儀表工作穩定，維護方便。超聲波物位檢測儀在安裝時要注意以下幾點：
(1)超聲波換能器應安裝在只能"看見"被測介質表面的地方，使聲波在容器、儲罐和料倉中傳送時不會遇到擋板、攪拌器、倉壁等物體生成干擾，產生測量誤差。
(2)超聲波換能器在其傳送和接收的脈沖之間，有一部分自身不能識別的盲區，為了測量可靠，測量對象的最高物位應該在盲區之外。
(3)測量儲倉內固體料位時，要考慮固體物料在界面上是不平整的，通常在進料口的物料高于儲倉周邊，因此，換能器應安裝在能反映物料平均高度的位置上。
(4)安裝換能器的另一要點是避免零反射。超聲波換能器對準罐底或卸料口的斜壁時，超聲脈沖發射出來，卻收不到回波，檢測儀就發出報警或調節到最大限度，而且，有把干擾回波作為物位回波接收的危險。解決這一問題的有效辦法，就是在液體儲罐底部放一塊小型的反射板或將換能器安裝在靠近罐中線處。
(5)超聲波換能器和檢測儀之間應采用屏蔽電纜連接，且屏蔽線兩端接地，以避免電噪聲的干擾。
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