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你真的了解超聲波液位計(jì)？
閱讀：1648 發(fā)布時(shí)間：2020-8-4
什么是超聲波液位計(jì)？
超聲波液位計(jì)是非接觸、高可靠、免維護(hù)的檢測(cè)儀器，它不需要接觸工業(yè)介質(zhì)就滿(mǎn)足大多數(shù)密閉或敞開(kāi)環(huán)境的距離檢測(cè)與變送。它集超聲波傳感器、超聲伺服電路、變送電路等為一體，具有靈敏易用、無(wú)需接觸介質(zhì)、穩(wěn)定性高和長(zhǎng)期可靠性等優(yōu)點(diǎn)。
超聲波液位計(jì)是由微處理器控制的數(shù)字液位儀表。在測(cè)量中超聲波脈沖由傳感器(換能器)發(fā)出，聲波經(jīng)液體表面反射后被同一傳感器接收或超聲波接收器，通過(guò)壓電晶體或磁致伸縮器件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并由聲波的發(fā)射和接收之間的時(shí)間來(lái)計(jì)算傳感器到被測(cè)液體表面的距離。由于采用非接觸的測(cè)量，被測(cè)介質(zhì)幾乎不受限制，可廣泛用于各種液體和固體物料高度的測(cè)量。
產(chǎn)品簡(jiǎn)介
超聲波液位計(jì)可采用二線制、三線制或四線制技術(shù)，二線制為：供電與信號(hào)輸出共用；三線制為：供電回路和信號(hào)輸出回路獨(dú)立，當(dāng)采用直流24v供電時(shí)，可使用一根3芯電纜線，供電負(fù)端和信號(hào)輸出負(fù)端共用一根芯線；四線制為：當(dāng)采用交流220v供電時(shí)，或者當(dāng)采用直流24v供電，要求供電回路與信號(hào)輸出回路*隔離時(shí)，應(yīng)使用一根4芯電纜線。直流或交流供電，具有4~20mADC，高低位開(kāi)關(guān)量輸出。
量程范圍：0-50米，多種形式可選，適合各種腐蝕性、化工類(lèi)場(chǎng)合，精度高，遠(yuǎn)傳信號(hào)輸出，PLC系統(tǒng)監(jiān)控。
英文
Ultrasonicliquidlevelmeter
工作原理
超聲波物位計(jì)工作原理是由超聲波換能器(探頭)發(fā)出高頻脈沖聲波遇到被測(cè)物位(物料)表面被反射折回反射回波被換能器接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào).聲波的傳播時(shí)間與聲波的發(fā)出到物體表面的距離成正比.聲波傳輸距離S與聲速C和聲傳輸時(shí)間T的關(guān)系可用公式表示：S=C×T/2.
探頭部分發(fā)射出超聲波，然后被液面反射，探頭部分再接收，探頭到液(物)面的距離和超聲波經(jīng)過(guò)的時(shí)間成比例：
hb=CT2即
距離[m]=時(shí)間×聲速/2[m]
聲速的溫度補(bǔ)償公式：
環(huán)境聲速=331.5+0.6×溫度
現(xiàn)場(chǎng)條件
1)環(huán)境溫度:-10~+60℃(低溫情況需特殊說(shuō)明)
2)表殼保護(hù)等級(jí):IP65適用于戶(hù)外安裝
3)適用測(cè)量的介質(zhì):適用于大部分液體及粉狀顆粒狀固體，弱酸，弱堿，強(qiáng)堿，低于40%的強(qiáng)酸。若在強(qiáng)酸應(yīng)用場(chǎng)合，請(qǐng)與我司聯(lián)系，應(yīng)使用防腐探頭。
4)容器壓力:0.7~3bar
5)在下面的任何一種情況，要注意：
?、儆信菽囊后w/固體
?、谥?chē)袕?qiáng)電壓，強(qiáng)電流，強(qiáng)電磁干擾，盡量避免高電壓，高電流及強(qiáng)電磁干擾
③大風(fēng)和太陽(yáng)直曬
?、軓?qiáng)震動(dòng)
超聲波液位計(jì)是由微處理器控制的數(shù)字物位儀表。在測(cè)量中脈沖超聲波由傳感器(換能器)發(fā)出，聲波經(jīng)物體表面反射后被同一傳感器接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。并由聲波的發(fā)射和接收之間的時(shí)間來(lái)計(jì)算傳感器到被測(cè)物體的距離。由于采用非接觸的測(cè)量，被測(cè)介質(zhì)幾乎不受限制，可廣泛用于各種液體和固體物料高度的測(cè)量。
產(chǎn)品特點(diǎn)
多脈沖低電壓多點(diǎn)發(fā)射發(fā)射電路，雙平衡抑制噪聲多點(diǎn)接收電路(QF-9000系列)：提高儀器可靠性，解決不物位不平整測(cè)量不準(zhǔn)確的難題，并大大加強(qiáng)抗干擾能力，可在變電站發(fā)射塔附近穩(wěn)定工作
自動(dòng)功率調(diào)整、增益控制、溫度補(bǔ)償。
*的檢測(cè)技術(shù)，豐富的軟件功能適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境。
采用新型的波形計(jì)算技術(shù)，提高儀表的測(cè)量精度。
具有干擾回波的抑止功能保證測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)。
16位D/A轉(zhuǎn)換，提高電流輸出的精度和分辨率。
傳感器采用四氟乙烯材料，可用于各種腐蝕性場(chǎng)合。
多種輸出形式：可編程繼電器輸出、高精度4-20mA電流輸出、Rs-485數(shù)字通信輸出分體超聲波液位探頭
一體型超聲波液位計(jì)主要參數(shù)
量程：0-3、5、8、10、15、20、30、40、50100m(型號(hào)：QF-8000)
精度：0.25%
盲區(qū)：0.15-0.7m
工作溫度：-20℃-+60℃
壓力范圍：-1-16公斤(型號(hào)：QF-8000或者QF-9000系列)
電源：24VDC、220VAC
輸出：4-20mA、Rs-485
控制：二路繼電器
防護(hù)等級(jí)：IP68
顯示方式：12864點(diǎn)液晶顯示
耐腐型傳感器外殼
型分體型超聲波液位計(jì)主要參數(shù)
量程：0-3、5、8、10、15、20m、30、40、50、60、70m(型號(hào)：QF-9000)
精度：0.25%
盲區(qū)：0.15-1.2m
工作溫度：變送器-20℃-55℃?zhèn)鞲衅?25℃-80℃
壓力范圍：-1-16公斤(型號(hào)：QF-8000或者QF-9000系列)
電源：24VDC、220VAC
輸出：4-20mA、Rs-485
控制：四路繼電器
防護(hù)等級(jí)：IP68
顯示方式：12864點(diǎn)液晶顯示耐腐型傳感器外殼采用四氟乙烯
安裝原理
AL305超聲波液位計(jì)工作時(shí)，高頻脈沖聲波由換能器(探頭)發(fā)出，遇被測(cè)物體(水面)表面被反射，折回的反射回波被同一換能器(探頭)接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。脈沖發(fā)送和接收之間的時(shí)間(聲波的運(yùn)動(dòng)時(shí)間)與換能器到物體表面的距離成正比，聲波傳輸?shù)木嚯xS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
安裝超聲波液位計(jì)時(shí)必須考慮超聲波液位計(jì)的盲區(qū)問(wèn)題。當(dāng)液位進(jìn)入盲區(qū)后，超聲波變送器就無(wú)法測(cè)量液位了，所以在確定超聲波液位計(jì)的量程時(shí)，必須留出50公分的余量，安裝時(shí)，變送器探頭必須高出高液位50公分左右。這樣才能保證對(duì)液位的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)及保證超聲波液位計(jì)的安全。
在實(shí)際使用中，因?yàn)榘惭b時(shí)考慮不周，液位計(jì)被水淹沒(méi)，致使液位計(jì)*損壞。
特點(diǎn)
價(jià)格低，體積小，重量輕，可用于食品，化工，半導(dǎo)體等行業(yè)對(duì)液體和散裝固體非接解式物位測(cè)量，可用于遠(yuǎn)程物位監(jiān)控和泵的控制
機(jī)械安裝時(shí)應(yīng)注意：安裝應(yīng)垂直于測(cè)是物表面，避免用于測(cè)量泡沫性質(zhì)物體，避免安裝于距測(cè)量物體表面距離小于盲區(qū)距離(盲區(qū)：每臺(tái)產(chǎn)品會(huì)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，隨產(chǎn)品得知)，應(yīng)考慮束避開(kāi)阻擋物質(zhì)不與灌口和容器壁相遇，檢測(cè)大塊固體物應(yīng)調(diào)整探頭方位，減少測(cè)量誤差
應(yīng)用領(lǐng)域
水及污水處理：泵房、集水井、生化反應(yīng)池、沉淀池等
電力、礦山：灰漿池、煤漿池、水處理等
超聲波液位計(jì)性能特點(diǎn)
具有抗干擾性強(qiáng)?？扇我庠O(shè)置上下限節(jié)點(diǎn)及在線輸出調(diào)節(jié)，并帶有現(xiàn)場(chǎng)顯示，可選擇模擬量，開(kāi)關(guān)量及RS485輸出，方便的與相關(guān)設(shè)施接口。
采用聚丙烯防水外殼。殼體小巧且相當(dāng)堅(jiān)固，具有優(yōu)良的耐化學(xué)品性，對(duì)于無(wú)機(jī)化合物，不論酸、堿、鹽溶液，除強(qiáng)氧化性物料外，幾乎都對(duì)其無(wú)破壞作用，對(duì)幾乎所有溶劑在室溫下均不溶解，一般烷、烴、醇、酚、醛、酮類(lèi)等介質(zhì)上均可使用。
重量輕、不結(jié)垢、不污染介質(zhì)。
無(wú)毒性。可用于藥品、食品工業(yè)設(shè)備安裝，維修極為方便。
技術(shù)指標(biāo)
量程：0.3～5m，0.3～8m,0.5～12m
盲區(qū)：<0.3m,<0.5m
發(fā)射角：12°小顯示分辨率：1mm
精度：±0.3%×量程
顯示：四位八段：0.5英寸LED
工作頻率：20KHz～43.0KHz(因型號(hào)規(guī)格而不同)
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置：通過(guò)物位儀按鍵完成標(biāo)定：出廠標(biāo)定，可現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)
模擬輸出信號(hào)：4～20mA負(fù)載>300Ω；0～5V；1～5V
數(shù)字輸出：RS485(支持Modbus)NPN開(kāi)關(guān)輸出
工作電壓：DC12—24V功耗<1.5W
外形尺寸：Φ83×145×M65
外殼材質(zhì)：PP
重量：272g(5m)；410g(12m)
安裝方式：外直管螺紋M65×1.5
防護(hù)等級(jí)：IP65
溫度：-10℃～60℃
應(yīng)用
1、測(cè)量流量、液位、低表壓、真空和比重
2、兩線制大量程可達(dá)30m
3、四線制大量程可達(dá)40m
4、小分辨率1mm
5、LCD/LED大顯示屏
6、智能信號(hào)處理技術(shù)
7、配有高低位雙繼電器(僅四線制)
8、全塑料防腐外殼(防護(hù)等級(jí)lP67)
9、換能器結(jié)構(gòu)(小量程物位計(jì)法蘭安裝時(shí)，對(duì)法蘭接管長(zhǎng)度無(wú)要求)
10、簡(jiǎn)單的按鍵設(shè)定參數(shù)(無(wú)需等待容器排空或加滿(mǎn)，無(wú)需附加的遙控器)
11、靈活的安裝方式(螺紋/法蘭、固定孔/支架)
12、交流或直流供電形式可選(僅四線制)
故障問(wèn)題
出現(xiàn)故障指示燈常亮的情況主要有以下兩種,解決方案如下供參考:
1.在超聲波持續(xù)零液位時(shí),頂部燈亮,輸出電流為22mA。而且隔一段時(shí)間后恢復(fù)液位時(shí),故障不能自動(dòng)解除,需關(guān)電重啟后正常,給客戶(hù)帶來(lái)不必要的麻煩甚至損失。
出現(xiàn)這種故障是安裝附件的選擇問(wèn)題。由于超聲波液位計(jì)是0度發(fā)射,優(yōu)點(diǎn)上面也介紹了。它的另外一個(gè)與眾不同的特點(diǎn)是,超聲波的發(fā)射除了平面頭外,在螺紋這里也是有發(fā)射的。如果持續(xù)的零位,再加上安裝件選用金屬支架。超聲波液位計(jì)就會(huì)識(shí)別到支架部分的信號(hào)強(qiáng)度大于平面頭接收的信號(hào)強(qiáng)度。而金屬支架部分與發(fā)射波之間處于盲區(qū)距離。所以超聲波處于保護(hù)狀態(tài),故障燈常亮,輸出22mA。解決的辦法就是選用非金屬支架。因?yàn)檫x用非金屬支架后,螺紋處的發(fā)射波能穿透出去,而零點(diǎn)液位的回波信號(hào)會(huì)大于螺紋處的回波信號(hào)。
2.經(jīng)調(diào)試與重新編程后,頂部故障燈常亮,輸出電流為22mA。出現(xiàn)這種故障情況,經(jīng)實(shí)際查證,還是在編程與調(diào)試過(guò)程中,未能按照說(shuō)明書(shū)要求。造成的程序紊亂而自保狀態(tài)?？蛻?hù)在調(diào)試編程超聲波液位計(jì)時(shí),未能等到指示燈正常閃動(dòng),或則編程方法步驟根本不對(duì),處于不穩(wěn)定的編程調(diào)試。如果多次反復(fù)未依要求編程調(diào)試,超聲波液位計(jì)將拒絕工作而自保。出現(xiàn)這種故障的解決方法是先將超聲波液位計(jì)按要求復(fù)位,再進(jìn)行重新編程。如果在未復(fù)位的情況下多次再編程,會(huì)出現(xiàn)以上故障。
超聲波液位計(jì)維護(hù)和保養(yǎng)
簡(jiǎn)單保養(yǎng)有：
a.外觀檢查，緊固件是否松動(dòng)，零部件是否完好齊全，整機(jī)清潔無(wú)銹蝕
b.向工藝人員了解顯示是否正常
c.檢查儀表供電線路是否正常
d.檢查儀表保溫伴熱是否正常
專(zhuān)業(yè)保養(yǎng)主要根據(jù)儀表的特性和安裝使用的工況來(lái)分析：
a:污水廠一般用簡(jiǎn)單的超聲波液位計(jì)測(cè)量污水液位或者粗格柵的液位差，這種工況一般是不太需要維護(hù)的，需要注意的是夏天探頭上有沒(méi)有冷凝水，冷凝水容易造成超聲波失波，也就是探測(cè)不到回波，從而引起報(bào)警，進(jìn)而輸出故障電流，這種情況處理比較簡(jiǎn)單,一般清水洗干凈了，擦干，對(duì)著墻壁或者什么大打一下，看測(cè)量值有變化了，就沒(méi)事了；
b:如果是電廠或者什么其他的地方用來(lái)測(cè)量罐內(nèi)水位，注意超聲波一般不用來(lái)測(cè)量油罐內(nèi)液位，需要考慮有沒(méi)有蒸汽，超聲波一般不應(yīng)用在水溫超過(guò)60度，或者80度以上的工況，蒸汽厚的話(huà)，超聲波是打不透的(注意超聲波是機(jī)械波，雷達(dá)液位計(jì)是電磁波，機(jī)械波是遇到介質(zhì)密度不一樣的情況會(huì)發(fā)生聲波反射，從而探測(cè)液位)
c:還有就是冬天儲(chǔ)罐或者容器內(nèi)是否有結(jié)冰的情況，這種情況下超聲波探測(cè)到的是冰面的高度，而不是水位的高度，當(dāng)然這種情況基本無(wú)法解決，這樣的情況在內(nèi)蒙和東北經(jīng)常能遇到；
其實(shí)對(duì)于超聲波液位計(jì)或者其他的雷達(dá)什么一類(lèi)的，重要的其實(shí)是安裝，安裝有問(wèn)題，以后這東西基本就沒(méi)法用，安裝好了，維護(hù)量其實(shí)是非常小的。
安裝主要是看超聲波照射范圍內(nèi)有木有干擾點(diǎn)，比如是否離容器壁太近，造成聲波打在罐壁上什么的，或者回波內(nèi)是否凸臺(tái)或安裝的其他設(shè)備造成測(cè)量干擾的，如果是固定干擾，好的超聲波液位計(jì)是具備回波抑制功能的，就是可以把干擾點(diǎn)的波形記錄下來(lái)，有液位的時(shí)候的波形和以前的波形對(duì)比，找出來(lái)液位，難的是動(dòng)態(tài)干擾點(diǎn)，比如液面表面有又細(xì)又厚的泡沫，造成波形逐漸減弱而沒(méi)有一個(gè)明顯的回波，這種情況可以考慮在液面上放置一個(gè)木板一類(lèi)的東西，效果會(huì)好很多。
超聲波液位計(jì)安裝原則及安裝注意事項(xiàng)
超聲波液位計(jì)的探頭發(fā)波打到液位后反射回探頭，探頭接收到后計(jì)算發(fā)波到收波的時(shí)間，得到測(cè)量距離L，儀表安裝高度TH減去測(cè)量距離L將得到當(dāng)前液位H。
儀表量程指儀表能夠測(cè)量的距離，安裝高度TH應(yīng)小于量程。
超聲波液位計(jì)盲區(qū)指儀表在探頭附近無(wú)法測(cè)量的區(qū)域，高液位與探頭間距應(yīng)大于盲區(qū)，例盲區(qū)為0.3m，則高液位與探頭間距必須大于0.3m。
探頭發(fā)波是個(gè)擴(kuò)散過(guò)程，即有方向角，安裝的時(shí)候要注意，否則可能打到池壁的凸起物或渠道邊沿。
超聲波液位計(jì)安裝注意事項(xiàng)
1)儀表在室外安裝建議加裝遮陽(yáng)板以延長(zhǎng)儀表使用壽命。
2)電線、電纜保護(hù)管，要注意密封防止積水。
3)儀表雖然自身帶有防雷器件，但儀表在多雷地區(qū)使用時(shí)，建議在儀表的進(jìn)出線端另外安裝的防雷裝置。
4)儀表在特別炎熱、寒冷的地方使用，即周?chē)h(huán)境溫度有可能超出儀表的工作要求時(shí)，建議在液位儀周?chē)釉O(shè)防高、低溫裝置。
超聲波液位計(jì)安裝原則
1)探頭發(fā)射面到低液位的距離，應(yīng)小于選購(gòu)儀表的量程。
2)探頭發(fā)射面到高液位的距離，應(yīng)大于選購(gòu)儀表的盲區(qū)。
3)探頭的發(fā)射面應(yīng)該與液體表面保持平行。
4)探頭的安裝位置應(yīng)盡量避開(kāi)正下方進(jìn)、出料口等液面劇烈波動(dòng)的位置。
5)若池壁或罐壁不光滑，儀表安裝位置需離開(kāi)池壁或罐壁0.3m以上。
6)若探頭發(fā)射面到高液位的距離小于選購(gòu)儀表的盲區(qū)，需加裝延伸管，延伸管管徑大于120mm，長(zhǎng)度0.35m～0.50m，垂直安裝，內(nèi)壁光滑，罐上開(kāi)孔應(yīng)大于延伸管內(nèi)徑?；蛘邔⒐茏油ㄖ凉薜?，管徑大于80mm，管底留孔保持延伸管內(nèi)液面與罐內(nèi)等高。
超聲波液位計(jì)與雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)
超聲波用的是聲波，雷達(dá)用的是電磁波，這才是大的區(qū)別。而且超聲波的穿透能力和方向性都比電磁波強(qiáng)的多，這就是超聲波探測(cè)現(xiàn)在比較流行的原因。
主要應(yīng)用場(chǎng)合的區(qū)別
1.雷達(dá)測(cè)量范圍要比超聲波大很多。
2.雷達(dá)有喇叭式、桿式、纜式，相對(duì)超聲波能夠應(yīng)用于更復(fù)雜的工況。
3.超聲波精度不如雷達(dá)。
4.雷達(dá)相對(duì)價(jià)位較高。
5.用雷達(dá)的時(shí)候要考慮介質(zhì)的介電常數(shù)。
6.超聲波不能應(yīng)用于真空、蒸汽含量過(guò)高或液面有泡沫等工況。
我們一般把聲波頻率超過(guò)20kHz的聲波稱(chēng)為超聲波，超聲波是機(jī)械波的一種，即是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的一種傳播過(guò)程，它的特征是頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，另外方向性好，能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中衰減很小，因而穿透能力強(qiáng)，尤其是在對(duì)光不透明的固體中，超聲波可穿透幾十米的長(zhǎng)度，碰到雜質(zhì)或界面就會(huì)有顯著的反射，超聲波測(cè)量物位就是利用了它的這一特征。
在超聲波檢測(cè)技術(shù)中，不管那種超聲波儀器，都必須把電能轉(zhuǎn)換超聲波發(fā)射出去，再接收回來(lái)變換成電信號(hào)，完成這項(xiàng)功能的裝置就叫超聲波換能器，也稱(chēng)探頭。如圖所示，將超聲波換能器置于被測(cè)液體上方，向下發(fā)射超聲波，超聲波穿過(guò)空氣介質(zhì)，在遇到水面時(shí)被反射回來(lái)，又被換能器所接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電子檢測(cè)部分檢測(cè)到這一信號(hào)后將其變成液位信號(hào)進(jìn)行顯示并輸出。
由超聲波在介質(zhì)中傳播原理可知，若介質(zhì)壓力、溫度、密度、濕度等條件一定，則超聲波在該介質(zhì)中傳播速度是一個(gè)常數(shù)。因此，當(dāng)測(cè)出超聲波由發(fā)射到遇到液面反射被接收所需要的時(shí)間，則可換算出超聲波通過(guò)的路程，即得到了液位的數(shù)據(jù)。
超聲波有盲區(qū)，安裝時(shí)必須計(jì)算預(yù)留出傳感器安裝位置與測(cè)量液體之間的距離。
雷達(dá)液位計(jì)采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達(dá)液位計(jì)的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測(cè)對(duì)象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比，關(guān)系式如下：
D=CT/2
式中D——雷達(dá)液位計(jì)到液面的距離
C——光速
T——電磁波運(yùn)行時(shí)間
雷達(dá)液位計(jì)記錄脈沖波經(jīng)歷的時(shí)間，而電磁波的傳輸速度為常數(shù)，則可算出液面到雷達(dá)天線的距離，從而知道液面的液位。
在實(shí)際運(yùn)用中，雷達(dá)液位計(jì)有兩種方式即調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式。采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的液位計(jì)，功耗大，須采用四線制，電子電路復(fù)雜。而采用雷達(dá)脈沖波技術(shù)的液位計(jì)，功耗低，可用二線制的24VDC供電，容易實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全，度高，適用范圍更廣。