影響超聲波液位計的八大因素

    超聲波液位計和雷達(dá)液位計測量原理的不同，而導(dǎo)致他們的運(yùn)用場合不同。雷達(dá)是鑒于被測物質(zhì)的介電常數(shù)的，而超聲波是鑒于被測物質(zhì)的密度的。所以介電常數(shù)很低的物質(zhì)雷達(dá)的測量效果就要打折扣，對于固體物質(zhì)一般也推薦用超聲波。同時雷達(dá)發(fā)射的是電磁波，不需要傳播媒介，而超聲波是聲波，是一種機(jī)械波，是需要傳播媒介的。另外波的發(fā)射方式元件不同，如超聲波是通過壓電物質(zhì)的振動來發(fā)射的，所以它不可能用在壓力較高或負(fù)壓的場合，一般只用在常壓容器。而雷達(dá)可以用在高壓的過程罐。雷達(dá)的發(fā)射角度比超聲波大，在小容器或瘦長的容器不推薦用非接觸式雷達(dá)，一般推薦導(dǎo)波雷達(dá)。zui后就是精度的問題，當(dāng)然了，雷達(dá)的精度肯定是比超聲波高，在儲罐上肯定是用高精度雷達(dá)的，而不會選超聲波。至于價格方面，一般情況下超聲波比雷達(dá)低，當(dāng)然一些大量程的超聲波價格也是很高的，如6～70米的量程，這時雷達(dá)也達(dá)不到，只能選超聲波!

　　超聲波液位計是一系列非接觸，高可靠、低價格、免維護(hù)的物位儀，它*解決了由壓力變送器、電容式、浮子式等測量方式帶來的纏繞、泄露、接觸介質(zhì)、昂貴的維護(hù)等麻煩，它不必要接觸工業(yè)介質(zhì)就滿足大多數(shù)密閉/敞開容器里的物位測量要求。

　　今天，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，超聲波物位測量儀器可以測量幾厘米到幾十厘米的物位范圍，在諸多惡劣條件下表現(xiàn)出非凡的能力。

　　超聲波液位計測量的內(nèi)在原理是非常簡單的，超聲波探頭位于容器的頂部，發(fā)射脈沖波達(dá)到被測介質(zhì)表面，同時接收由被測物表面反射回來的回波，由發(fā)射波和回波的時間差，也就是聲波在空間中的往返穿行時間來測出探頭距被測介質(zhì)表面的距離。

　　根據(jù)上面的原理，影響超聲波液位計工作的因素主要有：

　　一、速度的影響：

　　超聲波液位計在工業(yè)應(yīng)用中的頻率為5KHZ-5MHZ，在物位測量技術(shù)方面為5HZ-40HZ，超聲波探頭到介質(zhì)表面距離的計算公式如下：

　　D=t1×C/2

　　D：探頭到介質(zhì)表面的距離

　　t1：聲波的傳播時間

　　C：波的傳播速率

　　由此可知，除了聲波的傳播時間的測量準(zhǔn)確性外，聲波的傳播速度起著決定性的作用。

　　聲速的變化取決于傳播媒介的不同。在實(shí)際應(yīng)用中，多種因素影響著傳播媒介及聲速。今天，為了獲得更加準(zhǔn)確的測量結(jié)果，超聲波物位儀表可以由程度設(shè)定不同媒介的聲速。

　　二、溫度的影響：

　　溫度的變化影響著聲速的變化，在正常環(huán)境中溫度的變化帶給聲速的變化為0.17%℃。在實(shí)際測量中，多種自然因素會導(dǎo)致誤差，而*的測量系統(tǒng)，包括溫度傳感器和軟件功能，可以對溫度的影響進(jìn)行自動補(bǔ)償。在實(shí)際應(yīng)用中，由于探頭周圍環(huán)境，超聲波傳播媒介的溫度以及被測介質(zhì)的溫度不盡相同。測量系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求選擇與探頭結(jié)合的內(nèi)置溫度傳感器與探頭分離的外置溫度傳感器。更為的測量系統(tǒng)，可以在距探頭的特定位置放置回波反射參照物，產(chǎn)生參考回波，以對溫度影響進(jìn)行補(bǔ)償。這種方法的有效性取決于回波反射參照物的放置程度。

　　三、壓力的影響:

　　壓力的變化造成的溫度變化之間的關(guān)系：

　　LnT1/T2=1.4LnP1/P2

　　雖然壓力的變化影響著探頭的工作狀態(tài),但壓力的變化不直接產(chǎn)生聲速的變化。由于壓力和溫度之間的關(guān)系:T=KP(K為常數(shù)),所以壓力的變化影響著溫度的變化,進(jìn)而影響聲速的變化。

　　四、聲波的發(fā)射與傳播:

　　探頭的內(nèi)部有一個或多個壓電陶瓷晶體,用于聲波信號的產(chǎn)生和接收,當(dāng)壓電陶瓷晶體獲得電信號時產(chǎn)生微小機(jī)械振動發(fā)出聲波。同理,回波使壓電陶瓷晶體產(chǎn)生微小機(jī)械振動發(fā)出電磁信號,實(shí)際的方法是一個探頭扮演著發(fā)射與接收的雙重角色。

　　當(dāng)壓電陶瓷晶體獲得電脈沖激勵時，將產(chǎn)生一段時間的共鳴，zui初的共鳴振幅很大，隨著探頭震動能量的減弱，振幅將趨于零。在共鳴期間內(nèi)，共鳴覆蓋了回波，使得探頭不準(zhǔn)確判定回波，這段時間為幾毫秒，相對應(yīng)的距離范圍成為：“盲區(qū)”。10mS相對盲區(qū)1.7m。

　　為了確保發(fā)射波與回波時間差的準(zhǔn)確性，回波信號必須有足夠的強(qiáng)度以產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化為電脈沖，回波信號的強(qiáng)度取決于發(fā)射信號的強(qiáng)度，傳播介質(zhì)的特性，傳播的距離和被測介質(zhì)反映面的特性。

　　五、強(qiáng)度的衰減

　　聲波傳播過程中強(qiáng)度的減弱是由于空氣對它的吸收，這是由于空氣的粘性和熱傳導(dǎo)以及空氣分子的行為特性決定的。

　　六、粉塵的影響

　　粉塵環(huán)境對聲速的影響非常小，但對超聲波的衰減很明顯，是阻礙超聲波方案實(shí)施的主要因素。實(shí)際應(yīng)用中，低頻率并帶有特殊泡沫塑料表面的探頭在粉塵環(huán)境中的使用方案是非常成功的。

　　七、氣流的影響

　　在開放環(huán)境下，空氣作為超聲波的載體，橫向的空氣氣流將使得聲波的傳播路徑彎曲變長，實(shí)際中的影響并不大。

　　八、被測介質(zhì)表面的影響

　　超聲波液位計回波強(qiáng)度比率取決于被測介質(zhì)的特性，所有的介質(zhì)對超聲波都是部分的反射，部分的吸收以及部分的傳輸。濃密的介質(zhì)，會產(chǎn)生很強(qiáng)的回波，反之成立。實(shí)際測量中，液體界面的回波遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于固體。回波在固定顆粒表面產(chǎn)生時，其角度方向不同，相互有著時間差，造成相位不同從而減少直接反射回探頭的回波強(qiáng)度。

　　從原理上看，影響測量的因素很多，很多廠家的超聲波物位儀已經(jīng)有了溫度補(bǔ)償，回波跟蹤識別等軟件功能，使測量儀成為zui成功的工業(yè)測量解決方案之一，包括液體料位、固體料位、各種倉料、明渠流量等，已成為現(xiàn)今接受的非接觸式測量技術(shù)。