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技術(shù)文章
影響超聲波液位計正常工作的因素
閱讀次數：945 發(fā)布時(shí)間：2020/3/12 9:47:53
影響超聲波液位計正常工作的因素
超聲波液位計是一款適用于各種槽池的連續性液位測量的儀表，其工作原理是由超聲換能器（探頭）發(fā)出高頻超聲波脈沖，超聲脈沖遇到被測液位表面時(shí)，該脈沖便被反射回來(lái)，部分反射回波被換能器重新接收，轉換成電信號。因此測量環(huán)境和儀表電路的聲電轉換能力都會(huì )對超聲波的測量精度造成影響。
超聲波脈沖以聲波速度傳播，超聲波脈沖從發(fā)射到接收所需時(shí)間間隔與換能器到被測介質(zhì)表面的距離成正比。此距離值S與聲速C和傳輸時(shí)間T之間的關(guān)系可以用公式表示：S=CxT/2。根據超聲波的聲波傳輸特性，超聲液位計應用的理想工況為平靜的液體表面，如果液面起伏不定或者呈波浪狀，超聲波探測對于實(shí)際液位的測量就會(huì )出現誤差，這就需要內部電路對測量信號進(jìn)行算法優(yōu)化，以反饋真實(shí)的液位。
影響超聲波液位計正常工作的幾大因素
1.攪拌對超聲波液位計影響：
現場(chǎng)容器常常有攪拌，液體波動(dòng)比較大，影響超聲波液位計的測量；該種情況下可以適當降低攪拌器的轉速、或將探頭偏離攪拌中心；還可以安裝導波管，從而有效消除因攪拌器攪拌對液位測量產(chǎn)生的影響。在一些帶攪拌或者較為動(dòng)態(tài)的液位環(huán)境中（比如流體液位測量）等，由于液位水平呈動(dòng)態(tài)起伏和不確定性變化，會(huì )導致超聲波液位計的測量精度大大降低。針對這一點(diǎn)則需要在硬件和軟件上對儀表的魯棒性（魯棒性大致相當于穩定性）進(jìn)行提高。在軟件方面，加入延時(shí)平均算法能夠使儀表更好地適應復雜且動(dòng)態(tài)變化的工況；同時(shí)硬件上采取高效嚴謹的信號濾波電路來(lái)過(guò)濾掉測量時(shí)超聲波信號接觸復雜的液體表面而產(chǎn)生的次波雜波。
2.泡沫對超聲波液位計影響：
在用超聲波液位計來(lái)測量液位的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )遇到泡沫的干擾。泡沫按照屬性可以分為：干、濕、中性、重型四種。
干泡沫和濕泡沫能將超聲波反射回來(lái)，故用超聲波液位計來(lái)測量無(wú)影響；中性泡沫則會(huì )吸收和擴散部分超聲波，因而會(huì )減弱超聲波的反射，導致回波不穩定。因此當介質(zhì)表面為稠而厚的泡沫時(shí)，超聲波液位計的測量誤差會(huì )較大，甚至無(wú)法測量。在干擾嚴重的工況下，超聲波液位計可以通過(guò)加裝消波管的辦法來(lái)屏蔽泡沫的干擾。
3.蒸汽、霧氣對超聲波液位計影響：
當工作環(huán)境溫度很高時(shí)，液體介質(zhì)容易產(chǎn)生蒸汽或霧氣，由于蒸汽比空氣要輕，所以上浮到罐頂部，形成了一層對超聲波脈沖有吸收和散射作用的蒸汽層�？梢酝ㄟ^(guò)加裝導波管的辦法，可以減少或削弱蒸汽層對測量的影響。
4.盲區對超聲波液位計影響：
超聲波液位計的盲區，就如同人的眼睛一樣，盲區是當物體離眼睛非常近的時(shí)候，反而看不清楚，這一段距離叫作盲區。超聲波液位計的盲區，根據量程的不同而不同。量程小，則盲區小，量程大，則盲區大。所以要求測量的最高液位不得高于超聲波液位計的盲區。
5.壓力和溫度對超聲波液位計影響：
首先，聲速在真空下無(wú)法傳播，而超聲波的本質(zhì)是一種聲波，且屬于機械波，故它不能在真空中傳播。其次，是溫度，溫度越高超聲波速度越大，雖然超聲波液位計的參數匯總有最大壓力值，但是隨著(zhù)溫度的升高，該最大壓力值會(huì )相應減小，所以在選型的時(shí)候要注意此參數。另外對于在戶(hù)外安裝的液位計，可以采用加裝遮陽(yáng)罩等措施來(lái)減弱溫度因素的影響。
錯誤的儀表安裝方式
不正確的安裝可能會(huì )導致測量精度的下降。比如超聲波換能器的方向沒(méi)有與液面保持垂直。如下圖所示：
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