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影響超聲波液位計(jì)工作的因素

來(lái)源:北京海富達(dá)科技有限公司   2015年09月23日 11:38  
     超聲波液位計(jì)測(cè)量的內(nèi)在原理是非常簡(jiǎn)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(cè)介質(zhì)表面,同時(shí)接收由被測(cè)物表面反射回來(lái)的回波,由發(fā)射波和回波的時(shí)間差,也就是聲波在空間中的往返穿行時(shí)間來(lái)測(cè)出探頭距被測(cè)介質(zhì)表面的距離。

  

粉塵的影響  

  粉塵環(huán)境對(duì)聲速的影響非常小,但對(duì)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。

  

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(cè)量中,多種自然因素會(huì)導(dǎo)致誤差,而百特先進(jìn)的測(cè)量系統(tǒng),包括了溫度傳感器和軟件功能,可以對(duì)溫度的影響進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。在實(shí)際應(yīng)用中,由于探頭周?chē)h(huán)境,超聲波傳播媒介的溫度以及被測(cè)介質(zhì)的溫度不盡相同。測(cè)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(cè)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(duì)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。

  

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.

  

聲波的發(fā)射與傳播 

  探頭的內(nèi)部有一個(gè)或多個(gè)壓電陶瓷晶體,用于聲波信號(hào)的產(chǎn)生和接收,當(dāng)壓電陶瓷晶體獲得電信號(hào)時(shí)產(chǎn)生微小機(jī)械振動(dòng)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(dòng)發(fā)出電磁信號(hào),實(shí)際的方法是一個(gè)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(lì)時(shí),煤炭化驗(yàn)設(shè)備將產(chǎn)生一段時(shí)間的共鳴,初的共鳴振幅很大,隨著探頭震動(dòng)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(shí)間為幾毫秒,相對(duì)應(yīng)的距離范圍成為:“盲區(qū)”。10mS相對(duì)盲區(qū)`1.7m。為了確保發(fā)射波與回波時(shí)間差的準(zhǔn)確性,回波信號(hào)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(hào)的強(qiáng)度取決于發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度,傳播介質(zhì)的特性,傳播的距離和被測(cè)介質(zhì)反映面的特性。

  

被測(cè)介質(zhì)表面的影響  

  超聲波液位計(jì)回波強(qiáng)度比率取決于被測(cè)介質(zhì)的特性,所有的介質(zhì)對(duì)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(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的回波,反之成立。實(shí)際測(cè)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(shí),其角度方向不同,相互有著時(shí)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。

  

強(qiáng)度的衰減  

  聲波傳播過(guò)程中強(qiáng)度的減弱是由于空氣對(duì)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?! ?/span>

  從原理上看,影響測(cè)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(shí)別等軟件功能,使測(cè)量?jī)x成為成功的工業(yè)測(cè)量解決方案之一,包括液體料位、固體料位、各種倉(cāng)料、明渠流量等,已成為現(xiàn)今為廣泛接受的非接觸式測(cè)量技術(shù)。

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