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超声波液位计测量方案选择

点击次数:72  发布时间:2020-10-29

超声波液位测量的原理:超声波探头(既是发射换能器又是接收换能器)被置于容器底部,当它向液面发射短促的脉冲时,在液面处产生反射,回波被探头接收器接收。若超声波探头到液面的距离为h,声波在液体中的传播速度为υ,则有下列简单关系:

hυt

其中,t——超声脉冲从发射到接收所经过的时间。

当超声波的传播速度为已知时,利用式就可以求得液位。

选择单探头还是双探头主要应根据测量对象的具体情况考虑。一般多采用单探头方案,因为单探头简单、安装方便、维修工作量也较小,可以直接测出液位高度h,不必修正。但是,单探头方案有一个接收盲区问题。在发射超声波脉冲时,要在探头上加比较高的激励电压,这个电压虽然持续时间较短,但在停止发射时,在探头上仍存在一定的余振。如果在余振时间将探头转向接收放大线路,则放大器的输入将还有一个足够强的信号。显然在这段时间内,即使能收到回波信号,该信号也很难被分辨出来,因此称这段时间为盲区时间。过了盲区时间后,接收换能器才能分辨回波信号。探头的盲区时间与结构参数、工作电压、频率等因素有关,可以通过实验确定。如果知道盲区时间,再求得超声波的传播速度,就可以确定盲区距离。由于盲区距离的限制,采用该方案时,不能测量小于盲区距离的液位。

采用双探头方案时,从理论上由于没有盲区问题。但是电路耦合及非定向声波对接收器的作用,在发射超声波脉冲时,接收线路中也将产生微弱的输出。此外,当探测距离较远时,为了保证一定灵敏度,应采用大功率发射换能器,加大发射功率;采用高灵敏度的的接收换能器。

此外,还可用固介式。固介式是用固体传声,把传声棒插入液体中,探头装在传声棒上端,当声波经传声棒传到液体表面时,就有反射波沿传声棒传回。由于声波在固体中声波传播较为复杂、同时存在几种不同速度的声波,干扰很大,信噪比很难提高,精度也很难提高,所以一般很少用固介式方案。

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