天康tkwl-1600超聲波液位計(ji)

超聲波物位計原(yuan)理

物位測量(liang)過程中，超聲(sheng)(sheng)波(bo)信號由(you)超聲(sheng)(sheng)波(bo)探(tan)頭(tou)發出，經(jing)液體(ti)或固體(ti)物料(liao)表面反(fan)射后折回，由(you)同一個(ge)探(tan)頭(tou)接收，測量(liang)超聲(sheng)(sheng)波(bo)的整個(ge)運(yun)行時間 ，從而實(shi)現物位的測量(liang)。聲(sheng)(sheng)波(bo)傳輸距離(li) 與聲(sheng)(sheng)速(su) 和聲(sheng)(sheng)傳輸時間 的關(guan)系可用公式表示:

超聲波物位計的算式L:超聲波探頭距所測料面距離。單位:m;

v:經溫度補(bu)償后的聲速(su)值(zhi)。單位:m/s;

t:測量范圍(wei)內聲(sheng)波的(de)運行時間。單位:s

超聲波物位計用途

液位(wei)和(he)料位(wei)測(ce)量是工業上(shang)經常遇到的一個問題，超(chao)聲(sheng)(sheng)測(ce)位(wei)技(ji)(ji)術(shu)(shu)有(you)很多優點，它不僅能(neng)定點和(he)連(lian)續測(ce)位(wei)，而且能(neng)方便的提供(gong)遙測(ce)或遙控(kong)所(suo)需的信號。與放射性(xing)測(ce)位(wei)技(ji)(ji)術(shu)(shu)相比(bi)，超(chao)聲(sheng)(sheng)技(ji)(ji)術(shu)(shu)不需要防護，與激光測(ce)距技(ji)(ji)術(shu)(shu)相比(bi)，它又有(you)簡單和(he)經濟的優點，同時超(chao)聲(sheng)(sheng)技(ji)(ji)術(shu)(shu)一般(ban)不需要運動部件，所(suo)以在(zai)安裝和(he)維護上(shang)又相應比(bi)較方便。超(chao)聲(sheng)(sheng)波物位(wei)計可廣泛應用于石油(you)、礦業、發(fa)電廠(chang)、化工廠(chang)、水處理廠(chang)、污(wu)水處理站、農業用水、環保(bao)監測(ce)、食品(釀(niang)酒業，飲料業、添加(jia)劑、食用油(you)、奶制(zhi)品)、抗洪防汛(xun)、水文監測(ce)、明渠、空間定位(wei)等許多行業。

主要指(zhi)標介紹

1、量(liang)程(cheng)。代表超聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)物位計(ji)所能(neng)測量(liang)的(de)(de)(de)大(da)范圍，反(fan)映的(de)(de)(de)是換能(neng)器的(de)(de)(de)靈(ling)敏度(du)。量(liang)程(cheng)越(yue)大(da)，靈(ling)敏度(du)越(yue)高(gao)。超聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)物位計(ji)可以配置4、6、8、10、20、30m等不同(tong)量(liang)程(cheng)的(de)(de)(de)換能(neng)器。當超聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)衰(shuai)減快，界面(mian)反(fan)射差時，為避免超聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)探頭接(jie)收到的(de)(de)(de)超聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)信(xin)號過弱，而無法與噪(zao)音信(xin)號區分，就(jiu)需要增大(da)換能(neng)器的(de)(de)(de)發射功(gong)率。

2、盲(mang)區。也(ye)叫死區，就是(shi)超聲波物位計測量不到(dao)的(de)一段(duan)距(ju)離(li)(li)。超聲波物位計在發射(she)超聲波脈(mo)沖(chong)時，不能(neng)同時檢(jian)測反射(she)回波。由于發射(she)的(de)超聲波脈(mo)沖(chong)具(ju)有一定的(de)時間寬度，同時發射(she)完超聲波后傳感器還有余振，期間不能(neng)檢(jian)測反射(she)回波，因此從探(tan)頭表面向下(xia)開始的(de)一小(xiao)段(duan)距(ju)離(li)(li)無法正常檢(jian)測，這(zhe)段(duan)距(ju)離(li)(li)稱為盲(mang)區。相(xiang)同量程的(de)產品，盲(mang)區越(yue)小(xiao)，就說明這(zhe)個換能(neng)器的(de)設(she)計越(yue)好。

3、溫度(du)(du)(du)。正常范圍(wei)是-10~60攝(she)(she)氏(shi)度(du)(du)(du)。雖然(ran)壓電陶瓷的(de)極限工作(zuo)溫度(du)(du)(du)一般是150攝(she)(she)氏(shi)度(du)(du)(du)，但超聲(sheng)波物位計在制造(zao)過程中的(de)大多(duo)數材料都不能在100攝(she)(she)氏(shi)度(du)(du)(du)以上的(de)溫度(du)(du)(du)長期工作(zuo)。

4、精度。主要受溫度變(bian)化影響(xiang)(xiang)較大(da)，為(wei)保證測量精度，大(da)多數超聲波(bo)物(wu)位(wei)計都帶有(you)溫度補償功能。另外(wai)在(zai)氣(qi)(qi)體成分(fen)的(de)變(bian)化也會對超聲波(bo)物(wu)位(wei)計的(de)精度產生影響(xiang)(xiang)，比如一些揮發性(xing)的(de)液體，揮發后導致空(kong)氣(qi)(qi)成分(fen)變(bian)化，導致氣(qi)(qi)體的(de)聲速變(bian)化，引起測量誤差。在(zai)常(chang)溫常(chang)壓以(yi)(yi)及不受外(wai)部環境干擾(rao)情況下，大(da)部分(fen)廠家可以(yi)(yi)將(jiang)精度控制在(zai)0.5%以(yi)(yi)內。

5、兩線(xian)制與三(san)線(xian)制。兩線(xian)制超(chao)聲波(bo)物位(wei)計其(qi)供(gong)(gong)電(DC24v)與信號(hao)輸(shu)出(chu)(DC4-20mA)共用一(yi)個回路，也就是僅使(shi)用兩條線(xian)即可，不足(zu)之處是發(fa)射功率(lv)相(xiang)(xiang)對略(lve)微微弱一(yi)些。三(san)線(xian)制超(chao)聲波(bo)物位(wei)計實際上(shang)為(wei)四線(xian)制，其(qi)供(gong)(gong)電(DC24v)與信號(hao)輸(shu)出(chu)(DC4-20mA)回路分(fen)離，各(ge)使(shi)用兩條線(xian)，當它們(men)負端共地相(xiang)(xiang)連時，通常使(shi)用三(san)條線(xian)即可，其(qi)優勢是發(fa)射功率(lv)較大(da)

技術參數

●量程(cheng):液面10m，固態(tai)料面 5m

●盲區: 0.6m l 精度:量程(cheng)的0.25%或1cm

●分(fen)辨率:量程的0.1%或4mm

●重復(fu)周期:200ms或可設定

●電(dian)源:220VAC 50Hz 30W

●超聲波換能(neng)器AR41:

(1)工作(zuo)頻率 41KHz

(2)驅動電(dian)壓 1800Vpp，1ms

(3)發(fa)散角度 14°

(4)工作溫度 -40℃~90℃

●輸(shu)出(chu):

模擬量:

(1)4-20mA輸出(帶隔離(li))

(2)1--5V輸出(chu)(帶隔(ge)離)

開關量:

(1)兩路單刀雙擲繼電器(報警、泵控等)

(2)觸點(dian)容(rong)量(liang) 3A/250V(非感性負(fu)載)

●485/232通訊(xun)接口:主機、從機通過485/232通訊(xun)接口協同工作

●顯示方式:四位(wei)LED或LCD

●聲速補償(chang)方式:溫度(du)補償(chang)

●儀表工作環境溫(wen)度:-20℃~50℃

●儀表殼體防護等級:IP65

超聲波物位計的4個(ge)優點和6個(ge)技術特點

1.與激光測距技術相比，有簡單和經濟的優點;

2.超聲技術(shu)一般不(bu)需要(yao)運動部件，所以在安裝(zhuang)和維護上(shang)又相應(ying)比較方便;

3.超聲波物位(wei)計不僅能(neng)定點和連續測(ce)位(wei)，而且能(neng)方便的(de)提(ti)供遙測(ce)或遙控所需的(de)信號;

4.超聲波物位(wei)計與放(fang)射(she)性測位(wei)技術相比，不需要防護。

技術特點

1.具有強(qiang)勁發射(she)力的(de)換能器，表(biao)面可自清(qing)潔，利(li)用更新的(de)換能器結(jie)構和制造工藝，顯著提高了換能器的(de)工作性(xing)能。

2.微處(chu)理器程(cheng)序控制(zhi)、智能(neng)信(xin)號(hao)處(chu)理技術，可實現多種典型工況軟件處(chu)理模式，使物位計能(neng)適應(ying)固(gu)體、液體、粉塵等復雜工況。

3.紅外線遙(yao)控(kong)編(bian)程調節(jie)，操作(zuo)簡單可靠，并(bing)帶有液晶現場顯示。

4.非(fei)接(jie)觸式(shi)連續測量，減少維護(hu);

5.可(ke)用于測(ce)量物位(wei)、空間、距(ju)離，也可(ke)對(dui)標準(zhun)或特(te)別開關的(de)液罐進(jin)行自(zi)動液位(wei)-體(ti)積轉換(huan);

6.帶背光的液晶顯示器，可按標準工(gong)程單位進行顯示。

超(chao)聲波物位計缺(que)點

1、當(dang)超聲波(bo)傳播介(jie)質密度(du)發生變(bian)化，聲速(su)也(ye)將發生變(bian)化，嚴重影(ying)響(xiang)測(ce)量精度(du);

2、超聲(sheng)波物位計(ji)對溫度壓(ya)力(li)比較敏感，所(suo)以一般(ban)需要在常溫常壓(ya)下測(ce)量。

3、有(you)些物質對(dui)超聲波有(you)強烈吸收作用，選用測量方法和測量儀器時(shi)要充分(fen)考慮液(ye)位測量的(de)具體(ti)情(qing)況和條件。

超(chao)聲(sheng)波物位計特點

大(da)量程可達40m 固體料位測(ce)量可達25m。

小分(fen)辨率(lv)1mm。

LCD/LED大顯示(shi)屏(ping)。

智(zhi)能信號處理技術。

全(quan)塑(su)料防腐(fu)外殼:防護等級(ji)IP67。

換能器結構:小量程物位計(ji)法(fa)蘭安裝時(shi)，對(dui)法(fa)蘭接管長(chang)度(du)無要求。

簡單的按(an)鍵設定參數(shu):無(wu)(wu)需等待容(rong)器(qi)排空或加滿，無(wu)(wu)需附加的遙控器(qi)。

靈活的(de)安裝(zhuang)方式 :螺(luo)紋(wen)(法蘭)、固定孔(支架)。

探頭可加長:適應寒冷地(di)區室外(wai)密閉容器安裝，防(fang)止(zhi)結霜。

配有高低位雙繼電器:四線制提(ti)供此作用。

交(jiao)流和直流供電形式可選:四線制和分體機主(zhu)機提供此作用。

和微波物位計(ji)的(de)區(qu)別

超聲(sheng)波物(wu)位計(ji)主要的安(an)裝方式有兩種(zhong)，一個(ge)是(shi)頂部(bu)安(an)裝，一個(ge)是(shi)底(di)部(bu)安(an)裝，超聲(sheng)波物(wu)位計(ji)采用的也是(shi)液體導聲(sheng)，超聲(sheng)探(tan)頭安(an)裝在料罐(guan)底(di)部(bu)外，超聲(sheng)波從底(di)部(bu)傳(chuan)入，經被測液體傳(chuan)播到液面，反射后傳(chuan)回探(tan)頭。傳(chuan)播時間(jian)與液位的高低(di)成正(zheng)比(bi)。

微波物(wu)位計以光(guang)速(su)傳(chuan)播，速(su)度(du)幾乎(hu)不受介質特性的(de)(de)影響，傳(chuan)播衰減也(ye)很(hen)小，約(yue)0.2dB/km.回波信(xin)號強弱很(hen)大程度(du)上取(qu)決(jue)于(yu)(yu)被測液面上的(de)(de)反射(she)情(qing)況。在(zai)被測液面上的(de)(de)反射(she)率除了(le)取(qu)決(jue)于(yu)(yu)被測物(wu)料(liao)的(de)(de)面積(ji)和形狀外，主要取(qu)決(jue)于(yu)(yu)物(wu)料(liao)的(de)(de)相對介電(dian)(dian)常(chang)數εr.相對介電(dian)(dian)常(chang)數高(gao)，反射(she)率也(ye)高(gao)，得到的(de)(de)回波強度(du)高(gao);相對介電(dian)(dian)常(chang)數低，物(wu)料(liao)會吸收部分微波能量，回波強度(du)較低。

超聲波物位計的應(ying)用概況

在現場(chang)實(shi)際(ji)(ji)運用(yong)時，會有各種(zhong)因素對其(qi)穩定(ding)、可靠的(de)測量產生影響，下面我(wo)們將結合(he)實(shi)際(ji)(ji)，講述(shu)各種(zhong)干擾對超聲(sheng)波(bo)物位計(ji)選用(yong)、使用(yong)、安裝(zhuang)的(de)影響。超聲(sheng)波(bo)流量計(ji)

(1)介質及環境溫度的影響

超(chao)(chao)聲波從物料表面反(fan)射時(shi)，其反(fan)射頻(pin)率會(hui)受到(dao)物料溫度(du)(du)(du)的影響而發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，為(wei)了補償這(zhe)一變(bian)化(hua)，超(chao)(chao)聲波探頭內裝有(you)溫度(du)(du)(du)傳感器，當探頭向(xiang)處理(li)器發(fa)送(song)反(fan)射信號(hao)的同時(shi)，也把溫度(du)(du)(du)信號(hao)送(song)到(dao)微處理(li)器，處理(li)器將(jiang)自動補償由于溫度(du)(du)(du)對(dui)料位測量的影響。

此外，為了(le)保證(zheng)探(tan)頭的可靠(kao)工作(zuo)，要求環境(jing)溫度不超(chao)過60℃。

(2)攪拌器對物位計測量的影響

如(ru)果物料(liao)容器(qi)內裝攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)，它同樣會反(fan)(fan)射(she)超(chao)聲波(bo)信號，造(zao)成假(jia)(jia)反(fan)(fan)射(she)回(hui)波(bo)，并被傳送到(dao)微(wei)處理(li)器(qi)。微(wei)處理(li)器(qi)將(jiang)根(gen)據統計學原理(li)處理(li)真假(jia)(jia)面(mian)具回(hui)波(bo)，所(suo)以要求超(chao)聲波(bo)從物料(liao)表面(mian)反(fan)(fan)射(she)的(de)回(hui)波(bo)應至少為從攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)臂反(fan)(fan)射(she)的(de)回(hui)波(bo)的(de)3倍(bei)。適當(dang)降低攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)的(de)轉速，或將(jiang)探頭偏離攪(jiao)(jiao)拌(ban)中心，都可(ke)以有效消除攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)產(chan)生的(de)假(jia)(jia)面(mian)反(fan)(fan)射(she)對料(liao)位(wei)測量的(de)影響。

(3)超聲波物位(wei)計測量料位(wei)的極限值

1)高料位(wei)

當一(yi)束超聲波脈沖(chong)向物(wu)(wu)料(liao)表面(mian)傳送過程中，若收到(dao)從物(wu)(wu)料(liao)表面(mian)來的反射波，將無法進(jin)行測量，這(zhe)段(duan)距離(li)就是盲區(qu)。物(wu)(wu)料(liao)料(liao)位(wei)不得高(gao)于盲區(qu)。

2)低料位(wei)

低(di)料位也就(jiu)是使超聲波(bo)能到達的(de)(de)距(ju)(ju)離傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)遠距(ju)(ju)離，并且使反射回波(bo)能被傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)接收。由于超聲波(bo)在(zai)傳(chuan)播過程中(zhong)的(de)(de)衰減以及物(wu)(wu)料表面對聲波(bo)的(de)(de)吸收，這一(yi)傳(chuan)播距(ju)(ju)離對物(wu)(wu)料性質依賴性很強，對于DU33來說(shuo)，可測液體(ti)范圍為25m，固體(ti)范圍為15m。

總之，只要(yao)儀表(biao)選型、安裝適當(dang)，超聲波物位(wei)計的應用效果還(huan)是比較(jiao)滿意(yi)的。

5 結(jie)束語

超聲(sheng)(sheng)波類儀表(biao)(超聲(sheng)(sheng)波流量計)是(shi)現代科學(xue)技術(shu)(shu)在工(gong)業測量中的(de)(de)具體運(yun)用(yong)(yong)，是(shi)高新(xin)電子(zi)技術(shu)(shu)和(he)聲(sheng)(sheng)學(xue)原理相結合的(de)(de)產物。比起(qi)常規儀表(biao)，它們的(de)(de)智能化(hua)更(geng)高，應用(yong)(yong)的(de)(de)技術(shu)(shu)更(geng)先進，也給用(yong)(yong)戶帶來(lai)更(geng)大方便