超声波料位计_超声波料位计原理

超声波料位计是一种利用了超声波方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远等特点而设计开发的用于测量液位的工业仪器。超声波料位计已在医学、军事、工业、农业等各个领域得到了广泛的应用。

超声波料位计是依靠超声波发射接收反射波，通过测定声波飞行时间，其中温度压力影响较大，因此超声波料位计一般不用于压力容器，压力容器中气体分子之间距离缩短，声波这种机械振动波传播速度明显加快，若温度升高时，分子热运动加速也导致声波传播速度加快，因此每台仪表必须加装温度补偿装臵，即使这样，补偿装臵仅能测得探头一点处的温度，并不能代表整个声波飞行空间的温度，并此这种补偿是近似的，也就是说从理论上是不可能测得准的。

超声波是一种机械振动波，其振动晶体从振动发射声波到稳定下来到转成接收状态需要一个转换时间，而在这个时间内声波已飞行了一段距离（探头到物料），这段距离称为盲区，也有称死区的，DE公司称其为死区；Hawk公司有种超声波是双探头：一个探头发射，一个探头接收，则基本上没有什么死区。

在超声波实际应用中，存在着很多影响因素。例如：安装管嘴、安装座弹性、蒸汽、粉尘、泡沫、障碍物、不规则物料表面的漫反射、多次反射波、表面结露等问题。针对上述问题，各厂家开发出了各种特色的软件来处理。

DE公司产品内臵了两种软件，一种是普通软件，信号放大倍数可调，可适应于信号幅度变化的或信号较小的应用。例如：少量的蒸汽粉尘，漫反射，少量的泡沫等；另一种软件称为高分辨率型，仪表去跟踪反射波能量最大的波峰，这样仪表的适应范围相应较宽，可适应于安装管嘴、多次反射波和小面积障碍物等应用。

但这些都不能从根本上解决上述问题。

Hawk公司产品则采用了非常低的频率，甚至到了5KHz，已完全进入声波范围，低频声波对蒸气、粉尘等适应能力有显著提高，但波的离散性也加大，振动也加大了，因此要求加上锥筒，安装弹性法兰等。Hawk未对软件做详细说明，但从调试来看，基本属于标准软件，增加了增益调节和速度跟踪，能适应很多场合。另

外Hawk超声波发射能量也较大，这有助于信号的拾取。目前，我们用Hawk测油，测原煤，基本上用的还可以。

在液体测量中，蒸汽的影响是最大的干扰因素，而在固体测量中%20粉尘也是个重要影响因素，而且固体料位反射面基本上没什么规律。因此探头收到反射能量也很低，所以通常在固体料位测量中，按液位的一半量程去使用仪表。例如：测液位20m量程，测固体只能测10m，若测粉则更小。

假使探头表面结露，将使发射和收到反射能量大幅减小，很多厂家设计有加热线圈，意图蒸发掉结露，但好象结露问题并未从根本上解决，尤其是结露加上粉尘混和成泥以后。现在我们一般采用加大信号增益，改变门槛电压的办法来解决。

超声波信号测量的是飞行时间，并且是依据反射波谱首先判断这个反射时间，然后依据这个反射时间再去算距离，并且多数软件为保证仪表的可靠性都对料位变化的速度进行跟踪，可见软件在仪表中所占的份量，但软件的依据是一个数学模型，一切非常规的因素都可能使软件出现误判断或死机，因此其相对可靠性要略低于模拟仪表。

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