超声波物位检测仪的原理及使用浅析

一、前语
　　
　　在许多工业出产中，如化工、石油、冶金、电力、水处理等职业，常常要对出产进程中存储在容器、储罐、仓库内的物料进行方位检测和操控，物料物位检测的精确性、及时性关于完结安全、高效的工业出产具有十分重要的含义。计量的精确与否将对企业的成本核算、能源消耗等目标正确核算及可信程度发生影响，一起检测元件的适用规模和运用保护也关系到出产能否正常安稳的进行。
　　
　　一般丈量物位的方法有差压式、浮球式、重锤式、超声波式、雷达式等。跟着科学技能的不断发展，出产主动化程度越来越高，对物位的丈量精度、牢靠性和接连性要求也越来越高。超声波物位丈量凭仗其非触摸方法以及抗腐蚀、无毒害、免保护、运用寿命长、性价比高级优势在国内外得到越来越广泛的运用。
　　
　　二、超声波丈量的作业原理
　　
　　超声波是机械波的一种，便是机械振动在弹性介质中的一种传达进程，它的特征是频率高、波长短、绕射现象小，别的方向性好，能够成为射线而定向传达。超声波在液体、固体中衰减很小，因而穿透能力强，尤其是在对光不透明的固体中，超声波可穿透几十米的长度，碰到杂质或界面就会有明显的反射，超声波丈量物位便是利用了它的这一特征。
　　
　　在超声波检测技能中，不论那种超声波仪器，都必须把电能转化超声波发射出去，再接回收来变换成电信号，完结这项功用的设备就叫超声波换能器，也称探头。如图所示，将超声波换能器置于被测液体上方，向下发射超声波，超声波穿过空气介质，在遇到水面时被反射回来，又被换能器所接纳并转化为电信号，电子检测部分检测到这一信号后将其变成液位信号进行显现并输出。
　　
　　由超声波在介质中传达原理可知，若介质压力、温度、密度、湿度等条件必定，则超声波在该介质中传达速度是一个常数。因而，当测出超声波由发射到遇到液面反射被接纳所需求的时刻，则可换算出超声波经过的旅程，即得到了液位的数据。三、特色和选型
　　
　　现在，国内外许多公司出产各种类型的超声波物位检测仪，现结合妙声力公司出产的Minirangerplus型超声波物位检测仪在污水处理厂的运用介绍它的选型和运用。
　　
　　(一)Minirangerplus物位检测仪的特色
　　
　　Minirangerplus是一种智能化外表，将它与恰当类型的换能器经过电缆长途衔接，能够丈量不同规模的物位，因其特有的智能软件，使它具有以下特色：
　　
　　１．相同的丈量规模下该液位计检测仪到换能器区间的值要求最小，丈量盲区最短；
　　
　　２．适用环境温度规模广－40～ 95Ｃ，且带主动温度补偿；
　　
　　３．功用牢靠、免保护。它选用妙声力先进的声智能软件来有用地辨认真假回波，能够满意许多触摸式不能丈量的运用场合；
　　
　　４．不受搅拌器影响，共同的回波处理功用确保在运用搅拌器及其他液面浪涌现象严峻或有很多泡沫的场合仍能牢靠作业并供给安稳读数；
　　
　　５．装置简略，操作便利。
　　
　　(二)选型
　　
　　根据需求和工况挑选适宜的类型是确保丈量成果精确牢靠的重要条件。
　　
　　1．最大丈量规模
　　
　　Minirangerplus能够装备5m、10m、15m等不同类型的换能器。在挑选换能器时，需求考虑被测物料的特性、界面上介质性质、环境状况和出产体系的操作条件。超声波发射后的衰减程度和界面反射特性对丈量规模有很大影响。当超声波衰减快，界面反射差时，为防止超声波探头接纳到的超声波信号过弱，而无法与噪音信号区别，就要增大换能器的发射功率。
　　
　　银定庄污水处理厂在液位测控体系改造进程中，根据需求挑选了不同类型的换能器，如：粗格栅渠深9.5米，选用了XPS-10型换能器，最大丈量规模为 10米；集水池池深11.5米，选用了XPS-15型换能器，最大丈量规模为15米；细格栅廊道深2米，选用了最大丈量规模为5米的单探头液位计。
　　
　　2．温度补偿
　　
　　超声波探头是选用具有声电效应的资料制成的，当高于必定温度时，压电元件将失掉效应，而不能运用。一般超声波换能器在-20-80℃作业条件下较适宜。别的，因为超声波丈量物位是根据被测物料界面上传递超声波的介质中声速C为定值，在实践运用中，介质的声速除决定于介质的成格外，还受温度的影响。随时节的改变，环境温度改变很大，为确保丈量精度，应挑选带温度补偿超声波物位计。
　　
　　(3)声速校对
　　
　　物料界面上传递声速的介质性质和成分影响丈量成果，为习惯不同的丈量介质，Minirangerplus内部装备了声速校对体系，以校对因为介质的成分改变而引起的差错。具体操作如下：在Minirangerplus程序中输入实践的丈量值，Minirangerplus经过比较输入的实践丈量值(间隔)与其本身超声丈量值(时刻)核算声速，并选用此声速进行后续丈量。
　　
　　四、换能器的装置
　　
　　检测外表能否取得精确的丈量数据，不只与外表本身的精度有关，并且与外表的装置和调试有关。正确的装置除了能够取得更为精确的检测数据外，还能够确保外表作业安稳，保护便利。超声波物位检测仪在装置时要注意以下几点：
　　
　　1．超声波换能器应装置在只能“看见”被测介质外表的当地，使声波在容器、储罐和料仓中传送时不会遇到挡板、搅拌器、仓壁等物体生成搅扰，发生丈量差错；
　　
　　2．超声波换能器在其传送和接纳的脉冲之间，有一部分本身不能辨认的盲区，为了丈量牢靠，丈量目标的最高物位应该在盲区之外；
　　
　　3．丈量储仓内固体料位时，要考虑固体物料在界面上是不平坦的，通常在进料口的物料高于储仓周边，因而，换能器应装置在能反映物料均匀高度的方位上；
　　
　　4．装置换能器的另一关键是防止零反射。超声波换能器对准罐底或卸料口的斜壁时，超声脉冲发射出来，却收不到回波，检测仪就宣布报警或调理到最大极限，并且，有把搅扰回波作为物位回波接纳的风险。处理这一问题的有用方法，便是在液体储罐底部放一块小型的反射板或将换能器装置在接近罐中线处。
　　
　　5．超声波换能器和检测仪之间应选用屏蔽电缆衔接，且屏蔽线两头接地，以防止电噪声的搅扰
　　
　　五、结束语
　　
　　因为超声波物位计的非触摸丈量原理，从理论上讲，它适用于各种工艺进程中的物位丈量，但在运用中，它会遭到各种因素如装置方位、温度、压力、湿度以及被测介质外表的泡沫、浪涌等的影响。别的，超声波的传输间隔和指向性与声波频率有关，且互相制约，因而，这种丈量方法不适合远间隔丈量。在实践运用中，应根据丈量要求和工况挑选适宜的外表，以到达最佳丈量作用。