超聲波液位計是一種非接觸式液位測量儀,可用于測量各種容器或管道內(nèi)的液位高低和流量大小,也可用于水池、水渠、水庫、江河湖海水位的測量,測量精度高、安裝維護方便,因此,被廣泛用于測量水位、水位差和流量等。
一、工作原理
在容器底部或頂部安裝超聲波發(fā)射器和接收器,超聲波發(fā)射探頭發(fā)出超聲波,在介質(zhì)中傳播,遇到液面后被反射,由接收探頭接收反射回波。利用超聲波在介質(zhì)中的傳播時間t和超聲波聲速V計算其傳播距離,從而得到液位高度H。
H=Vt/2
由于聲波脈沖發(fā)射過程中機械惰性占用了傳輸時間使靠近超聲波換能器的一小段區(qū)域內(nèi)聲波不能被接收,這個區(qū)域稱為盲區(qū)。盲區(qū)大小與超聲波的量程有關。
二、測量方式
根據(jù)超聲波換能器(又稱探頭)的安裝位置,超聲波液位計分為氣介式、外貼式兩種。
1、氣介式
指探頭安裝在被測液面上方,超聲波的傳播介質(zhì)是氣體。
L=H-vt/2
其中:
L是超聲探頭到液面的高度; H是超聲探頭與容器底的距離; v是超聲波在空氣中的聲速; t 是超聲波傳播時間
2、外貼式
A、探頭安裝在容器底部
L=Vt/2
其中:L是所求液位高度; V是超聲波在液體中的聲速; t 是超聲波傳播時間
B、探頭安裝在容器壁
此種安裝方法通常用于定點液位測量
測量原理:當換能器發(fā)射的一束超聲波由壁外耦合到容器壁中時,有一部分能量會透射到容器內(nèi)部的介質(zhì)中,另一部分能量則殘留在容器壁中來回反射,在容器壁中形成余震,直到衰減耗盡為止。當液位達到或高于測試點時,探頭能夠接收到反射回來的超聲波;反之當液位低于測試點時,則探頭將接收不到反射回來的超聲波,有此可以確定液位是否到達測試點。
三、超聲波液位測量優(yōu)點
1、探頭與介質(zhì)不接觸,不受水污影響,耐高低溫;
2、超聲波信號非常穩(wěn)定,受工作環(huán)境的穩(wěn)定、濕度、電磁波等影響非常小,可保持長期穩(wěn)定工作。
3、可進行連續(xù)測量或定點測量,且可提供遙測或遙控信號;
4、能測量高速運動或傾斜晃動的液體的液位。
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