超声波物位测量仪表的应用
超声波物位计的特点（1）它的探头可以不与被测介质接触，即可以做到非接触测量。（2）可测范围较广，只要分界面的声阻抗不同，液体、粉末、块状的物位均可测量。（3）安装维护方便，而且不需安全防护。（4）不仅能够定点连续测量物位，而且能够方便地提供遥测或遥控所需的信号。超声波测物位的缺点是：（1）探头本身不能承受高温。（2）声速受介质温度、压力影响，有些介质对声波吸收能力很强，此方法受到一定限制。应用中注意的问题在实际应用超声波物位计时，会有各种因素对其稳定性、可靠性产生影响。1.搅拌器对物位计测量的影响如果物料容器内装搅拌器，它同样会反射超声波信号，造成假反射回波，并被传送到变送器中的微处理器单元。微处理器将根据统计学原理处理真假面具回波，所以要求超声波从物料表面反射的回波应至少为从搅拌器臂反射的回波的3倍，适当降低搅拌器的转速，或将探头偏离搅拌中心，都可以有效消除搅拌器产生的假面反射对料位测量的影响。2.超声波物位计测量料位的极限值当一束超声波脉冲向物料表面传送过程中，若收到从物料表面来的反射波，将无法进行测量，这段距离是盲区。物料最高料位不得高于盲区。最低料位是指超声波能到达的距离传感器的最远距离，并且使反射回波能被传感器接收。由于超声波在传播过程中的衰减以及物料表面对声波的吸收，这一传播距离对物料性质依赖很强。3.防积尘措施大多数固体材料的料位测量都会产生大量的灰尘。严重的灰尘聚集会衰减超声波发射信号，大多数情况下，这种衰减是由于声波向下传输时与灰尘粒作用而引起的衍射造成的。为避免这种衰减，目前已有若干种有效的方法。例如，在灰尘严重的场合选用大输出功率的换能器。在灰尘更严重的场合，可使用远程换能器。因为这类换能器通常工作在较低的频率上，而低频通过灰尘环境的能力比高频要好。保持换能器的清洁也是一个重要的方法，一种做法是在其表面重复产生脉动位移；另外，采用具有良好释放特性的材料和设计带有表面脉动位移的大功率换能器也会使表面无积尘。在工业物位测量中的应用虽然雷达物位计的发展占领了超声物位计的一部分市场，但在下列领域物位测量中超声波仍有优势：1.常规的短量程（12m以下）液位测量（常温及常压）主要是应用一体式的超声液位计，应用领域为：水和废水处理中的液位，化工、石化中的酸碱罐。超声液位计使用方便，仪表尺寸小，性能、精确度都能满足要求，价格便宜，应用也很成熟。2.水和废水处理中的液位测量该水行业要求设计的分体形超声液位计，它具有专有的一些功能，如液位差测量、明渠流量测量、先进的泵控制功能和泵送体积计算功能等，量程一般在15m以下。在水行业中广泛应用。3.固态物料（矿石、煤、谷物等）物位测量除了细粉料物位外，该领域仍是超声物位测量有优势的领域，虽然雷达物位计也推出了测量固态物位的产品，但是在常用量程（15m以下）的应用中，超声物位计在性能和价格上都有优势。超声波反射是基于声阻抗率的差别。空气和固态物料的声阻抗率相差极大，故超声波在块状及颗粒状固态物料上几乎是全反射，而雷达的反射是基于介电常数的差别，对于介电常数低的被测物料，信号反射就会减少。此外，由于固态物料料面都有一定安息角，测量固态料面基本上利用波在粗糙表面的漫反射，形成漫反射的条件是表面粗糙度（近似于颗粒直径）大于或等于1/6λ（λ为波长），量程15m的超声物位计大都采用40kHz频率，声波波长为8.5mm，所以对2mm以上颗粒直径的物料都可以形成良好的漫反射。而雷达物位计采用X波段时频率为5.85或6GHz，波长约为52mm，对于粒径较小的颗粒状物位，漫反射效果差。用K波段（24或26GHz）会改善很多，但价格较高。故该领域目前仍以选择超声波方法为多。目前超声物位计最大量程在测量固态物料时约60m，在反射面为平面时达80~90m。有些产品采用降低频率（5kHz或更低）来减少传播衰减，从而使得最大距离可达100~120m，但低工作频率会产生人耳能闻的噪声，且实用中也没多少超大量程应用要求。
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