文字(zi)：[大][中][小]2018-3-30 瀏(liu)覽次數：1496
安徽天康的超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)液(ye)位(wei)計(ji)和雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)達(da)(da)(da)液(ye)位(wei)計(ji)測量原理的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)(tong)，而(er)導致他們的(de)(de)(de)運用(yong)場合不(bu)(bu)同(tong)(tong)。雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)達(da)(da)(da)是(shi)鑒(jian)于(yu)被測物質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)介(jie)(jie)電(dian)常數(shu)的(de)(de)(de)，而(er)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)是(shi)鑒(jian)于(yu)被測物質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)密度(du)的(de)(de)(de)。所以介(jie)(jie)電(dian)常數(shu)很低(di)的(de)(de)(de)物質(zhi)(zhi)(zhi)雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)達(da)(da)(da)的(de)(de)(de)測量效(xiao)果就要(yao)打折扣，對于(yu)固體物質(zhi)(zhi)(zhi)一(yi)般也推(tui)(tui)薦用(yong)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)。同(tong)(tong)時(shi)雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)達(da)(da)(da)發(fa)射的(de)(de)(de)是(shi)電(dian)磁波(bo)(bo)(bo)(bo)，不(bu)(bu)需(xu)要(yao)傳播媒介(jie)(jie)，而(er)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)是(shi)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)，是(shi)一(yi)種機械波(bo)(bo)(bo)(bo)，是(shi)需(xu)要(yao)傳播媒介(jie)(jie)的(de)(de)(de)。另外波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)發(fa)射方式(shi)(shi)元件不(bu)(bu)同(tong)(tong)，如超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)是(shi)通過壓(ya)電(dian)物質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)振動來發(fa)射的(de)(de)(de)，所以它不(bu)(bu)可能用(yong)在壓(ya)力較高(gao)或(huo)負壓(ya)的(de)(de)(de)場合，一(yi)般只用(yong)在常壓(ya)容(rong)器。而(er)雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)達(da)(da)(da)可以用(yong)在高(gao)壓(ya)的(de)(de)(de)過程(cheng)罐。雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)達(da)(da)(da)的(de)(de)(de)發(fa)射角度(du)比超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)大，在小容(rong)器或(huo)瘦(shou)長的(de)(de)(de)容(rong)器不(bu)(bu)推(tui)(tui)薦用(yong)非接觸式(shi)(shi)雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)達(da)(da)(da)，一(yi)般推(tui)(tui)薦導波(bo)(bo)(bo)(bo)雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)達(da)(da)(da)。后就是(shi)精度(du)的(de)(de)(de)問題，當(dang)然了，雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)達(da)(da)(da)的(de)(de)(de)精度(du)肯定是(shi)比超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)高(gao)，在儲罐上肯定是(shi)用(yong)高(gao)精度(du)雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)達(da)(da)(da)的(de)(de)(de)，而(er)不(bu)(bu)會選(xuan)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)。至(zhi)于(yu)價格方面，一(yi)般情(qing)況(kuang)下超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)比雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)達(da)(da)(da)低(di)，當(dang)然一(yi)些大量程(cheng)的(de)(de)(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)價格也是(shi)很高(gao)的(de)(de)(de)，如6～70米的(de)(de)(de)量程(cheng)，這時(shi)雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)達(da)(da)(da)也達(da)(da)(da)不(bu)(bu)到，只能選(xuan)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)!
超聲(sheng)波液(ye)位(wei)計是一系列非(fei)接觸，高可靠、低(di)價(jia)格、免(mian)維護的物(wu)位(wei)儀，它*解決(jue)了由(you)壓(ya)力變(bian)送器、電容(rong)式、浮(fu)子(zi)式等測量方式帶來(lai)的纏繞、泄露、接觸介質、昂貴的維護等麻煩(fan)，它不必要接觸工業介質就滿足大(da)多(duo)數密閉(bi)/敞開(kai)容(rong)器里的物(wu)位(wei)測量要求。
今天，隨著電(dian)子技術的(de)(de)發(fa)展，超聲波物位(wei)測量儀器可以(yi)測量幾厘(li)米到幾十(shi)厘(li)米的(de)(de)物位(wei)范圍，在諸多惡(e)劣條件下(xia)表現出非凡的(de)(de)能(neng)力(li)。
超聲(sheng)波(bo)液位(wei)(wei)計測(ce)(ce)量的內在(zai)原(yuan)理是(shi)非常簡單的，超聲(sheng)波(bo)探頭位(wei)(wei)于容器的頂(ding)部(bu)，發(fa)射脈沖波(bo)達(da)到被測(ce)(ce)介質表面，同時(shi)(shi)接收由被測(ce)(ce)物(wu)表面反射回(hui)來的回(hui)波(bo)，由發(fa)射波(bo)和(he)回(hui)波(bo)的時(shi)(shi)間差，也就是(shi)聲(sheng)波(bo)在(zai)空間中的往返穿(chuan)行時(shi)(shi)間來測(ce)(ce)出探頭距被測(ce)(ce)介質表面的距離。
根(gen)據上面的(de)原(yuan)理(li)，影響超聲波液位計工作的(de)因素主要有：
一、速度(du)的影響(xiang)：
超聲(sheng)波(bo)液位計在工業應用(yong)中的頻率為(wei)5KHZ-5MHZ，在物位測量技術方面(mian)為(wei)5HZ-40HZ，超聲(sheng)波(bo)探頭到介質表面(mian)距離(li)的計算(suan)公式如下(xia)：
D=t1×C/2
D：探頭到介(jie)質表面的距離
t1：聲波的傳(chuan)播時間(jian)
C：波的傳播速率(lv)
由此可知，除了(le)聲波的(de)傳播(bo)時間的(de)測量準確(que)性外，聲波的(de)傳播(bo)速度起著(zhu)決定性的(de)作(zuo)用。
聲(sheng)速(su)(su)的變化取決于(yu)傳(chuan)播媒(mei)介(jie)的不(bu)同。在實際應用(yong)中(zhong)，多種(zhong)因素影響著傳(chuan)播媒(mei)介(jie)及聲(sheng)速(su)(su)。今天，為了獲得更加準確的測量(liang)結果(guo)，超聲(sheng)波物位儀(yi)表可以(yi)由程度設定不(bu)同媒(mei)介(jie)的聲(sheng)速(su)(su)。
二、溫(wen)度的影響：
溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)變(bian)化影(ying)(ying)響(xiang)著(zhu)聲(sheng)速的(de)(de)(de)變(bian)化，在(zai)正常環境中溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)變(bian)化帶給聲(sheng)速的(de)(de)(de)變(bian)化為(wei)0.17%℃。在(zai)實(shi)際測量中，多種(zhong)自(zi)然因素會導致誤差，而(er)先進(jin)的(de)(de)(de)測量系統(tong)(tong)，包括溫(wen)度(du)(du)(du)傳(chuan)感器和(he)軟(ruan)件功能，可(ke)以(yi)對溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)進(jin)行自(zi)動(dong)補償。在(zai)實(shi)際應(ying)(ying)用(yong)中，由于探(tan)頭周圍環境，超聲(sheng)波(bo)傳(chuan)播(bo)媒介的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)以(yi)及(ji)被測介質的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)不盡(jin)相同。測量系統(tong)(tong)應(ying)(ying)根據(ju)實(shi)際要求選擇與(yu)探(tan)頭結合的(de)(de)(de)內(nei)置溫(wen)度(du)(du)(du)傳(chuan)感器與(yu)探(tan)頭分離的(de)(de)(de)外置溫(wen)度(du)(du)(du)傳(chuan)感器。更為(wei)的(de)(de)(de)測量系統(tong)(tong)，可(ke)以(yi)在(zai)距探(tan)頭的(de)(de)(de)特(te)定位置放置回(hui)波(bo)反射(she)參(can)照物，產生參(can)考回(hui)波(bo)，以(yi)對溫(wen)度(du)(du)(du)影(ying)(ying)響(xiang)進(jin)行補償。這種(zhong)方法的(de)(de)(de)有效性(xing)取決(jue)于回(hui)波(bo)反射(she)參(can)照物的(de)(de)(de)放置程度(du)(du)(du)。
三、壓力的影響(xiang):
壓力(li)的變(bian)化造成的溫度變(bian)化之間的關系：
LnT1/T2=1.4LnP1/P2
雖然壓(ya)力(li)的變(bian)(bian)化(hua)影(ying)響著探頭的工作狀態,但壓(ya)力(li)的變(bian)(bian)化(hua)不直接產(chan)生聲(sheng)速(su)的變(bian)(bian)化(hua)。由于壓(ya)力(li)和溫度之間的關(guan)系:T=KP(K為常數),所以壓(ya)力(li)的變(bian)(bian)化(hua)影(ying)響著溫度的變(bian)(bian)化(hua),進而影(ying)響聲(sheng)速(su)的變(bian)(bian)化(hua)。
四、聲(sheng)波(bo)的發射與傳播:
探頭的內部有(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)或多(duo)個(ge)(ge)壓電(dian)(dian)(dian)陶瓷(ci)晶體,用于聲波信號(hao)(hao)的產生(sheng)和接收,當壓電(dian)(dian)(dian)陶瓷(ci)晶體獲(huo)得電(dian)(dian)(dian)信號(hao)(hao)時產生(sheng)微小(xiao)機(ji)械(xie)振動發出聲波。同理(li),回波使(shi)壓電(dian)(dian)(dian)陶瓷(ci)晶體產生(sheng)微小(xiao)機(ji)械(xie)振動發出電(dian)(dian)(dian)磁信號(hao)(hao),實際的方(fang)法是一(yi)(yi)個(ge)(ge)探頭扮演著(zhu)發射(she)與接收的雙重角色。
當壓(ya)電陶瓷晶(jing)體獲得(de)電脈沖激勵時(shi)，將(jiang)產(chan)生一段時(shi)間的共鳴，初的共鳴振(zhen)幅很大，隨著探頭震動能量的減弱，振(zhen)幅將(jiang)趨于(yu)零。在(zai)共鳴期間內(nei)，共鳴覆蓋了回波(bo)，使得(de)探頭不準(zhun)確判定回波(bo)，這(zhe)段時(shi)間為幾(ji)毫秒，相對應的距離范圍成(cheng)為：“盲(mang)區”。10mS相對盲(mang)區1.7m。
為(wei)了確(que)保發射波(bo)與回(hui)(hui)波(bo)時間差的(de)(de)準確(que)性，回(hui)(hui)波(bo)信(xin)號必須有足夠的(de)(de)強(qiang)度以產生和轉化(hua)為(wei)電脈沖，回(hui)(hui)波(bo)信(xin)號的(de)(de)強(qiang)度取決于(yu)發射信(xin)號的(de)(de)強(qiang)度，傳播介質的(de)(de)特(te)性，傳播的(de)(de)距離(li)和被(bei)測介質反映面(mian)的(de)(de)特(te)性。
五、強度的衰減
聲波傳播過程中強度的減弱是(shi)由(you)于(yu)空氣(qi)對它的吸收，這是(shi)由(you)于(yu)空氣(qi)的粘(zhan)性和熱傳導以(yi)及空氣(qi)分子(zi)的行為特性決(jue)定的。
六、粉(fen)塵的影響
粉塵環(huan)境(jing)(jing)對聲(sheng)速的(de)(de)影響非常小，但(dan)對超聲(sheng)波的(de)(de)衰減很明顯，是阻礙超聲(sheng)波方案實(shi)施的(de)(de)主要因素(su)。實(shi)際應用(yong)中，低頻率(lv)并帶有特殊泡沫塑(su)料表面的(de)(de)探頭在粉塵環(huan)境(jing)(jing)中的(de)(de)使用(yong)方案是非常成功(gong)的(de)(de)。
七、氣流的影響(xiang)
在開(kai)放環(huan)境下，空氣作為超聲(sheng)(sheng)波(bo)的載體，橫向的空氣氣流(liu)將使得聲(sheng)(sheng)波(bo)的傳(chuan)播路徑彎曲變長，實(shi)際(ji)中的影(ying)響并不大(da)。
八、被(bei)測介質(zhi)表面的影響(xiang)
超聲波(bo)液位計回(hui)(hui)波(bo)強度比(bi)率取決于被測介質(zhi)的(de)(de)特性，所有的(de)(de)介質(zhi)對(dui)超聲波(bo)都是部(bu)分(fen)的(de)(de)反射，部(bu)分(fen)的(de)(de)吸收以及部(bu)分(fen)的(de)(de)傳輸。濃密的(de)(de)介質(zhi)，會產(chan)生很強的(de)(de)回(hui)(hui)波(bo)，反之(zhi)成立。實際測量中，液體界面的(de)(de)回(hui)(hui)波(bo)遠遠好于固體。回(hui)(hui)波(bo)在固定顆粒表(biao)面產(chan)生時，其角度方向(xiang)不(bu)(bu)同，相互有著時間差，造(zao)成相位不(bu)(bu)同從而減少直(zhi)接(jie)反射回(hui)(hui)探頭的(de)(de)回(hui)(hui)波(bo)強度。
從原理(li)上看，影響(xiang)測量(liang)的因(yin)素(su)很(hen)多，很(hen)多廠家(jia)的超(chao)聲波(bo)物位(wei)(wei)(wei)儀已經有了溫度補償，回波(bo)跟蹤識(shi)別等(deng)軟件功能，使測量(liang)儀成為成功的工業(ye)測量(liang)解決方案之一，包括液體料位(wei)(wei)(wei)、固體料位(wei)(wei)(wei)、各種倉料、明渠流量(liang)等(deng)，已成為現今為廣泛(fan)接(jie)受的非接(jie)觸式測量(liang)技術。
安徽(hui)天(tian)(tian)康集團股份有(you)(you)限(xian)公司(si)(si)簡(jian)稱(cheng)安徽(hui)天(tian)(tian)康，全(quan)資子公司(si)(si)安徽(hui)天(tian)(tian)康股份有(you)(you)限(xian)公司(si)(si)專業生產(chan)天(tian)(tian)康儀表和(he)天(tian)(tian)康電纜。
