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超聲波液位計測量方案選擇

來源:上海重輝科技有限公司   2020年10月29日 14:17  

超聲波液位測量的原理:超聲波探頭(既是發(fā)射換能器又是接收換能器)被置于容器底部,當(dāng)它向液面發(fā)射短促的脈沖時,在液面處產(chǎn)生反射,回波被探頭接收器接收。若超聲波探頭到液面的距離為h,聲波在液體中的傳播速度為υ,則有下列簡單關(guān)系:

hυt

其中,t——超聲脈沖從發(fā)射到接收所經(jīng)過的時間。

當(dāng)超聲波的傳播速度為已知時,利用式就可以求得液位。

選擇單探頭還是雙探頭主要應(yīng)根據(jù)測量對象的具體情況考慮。一般多采用單探頭方案,因為單探頭簡單、安裝方便、維修工作量也較小,可以直接測出液位高度h,不必修正。但是,單探頭方案有一個接收盲區(qū)問題。在發(fā)射超聲波脈沖時,要在探頭上加比較高的激勵電壓,這個電壓雖然持續(xù)時間較短,但在停止發(fā)射時,在探頭上仍存在一定的余振。如果在余振時間將探頭轉(zhuǎn)向接收放大線路,則放大器的輸入將還有一個足夠強的信號。顯然在這段時間內(nèi),即使能收到回波信號,該信號也很難被分辨出來,因此稱這段時間為盲區(qū)時間。過了盲區(qū)時間后,接收換能器才能分辨回波信號。探頭的盲區(qū)時間與結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作電壓、頻率等因素有關(guān),可以通過實驗確定。如果知道盲區(qū)時間,再求得超聲波的傳播速度,就可以確定盲區(qū)距離。由于盲區(qū)距離的限制,采用該方案時,不能測量小于盲區(qū)距離的液位。

采用雙探頭方案時,從理論上由于沒有盲區(qū)問題。但是電路耦合及非定向聲波對接收器的作用,在發(fā)射超聲波脈沖時,接收線路中也將產(chǎn)生微弱的輸出。此外,當(dāng)探測距離較遠時,為了保證一定靈敏度,應(yīng)采用大功率發(fā)射換能器,加大發(fā)射功率;采用高靈敏度的的接收換能器。

此外,還可用固介式。固介式是用固體傳聲,把傳聲棒插入液體中,探頭裝在傳聲棒上端,當(dāng)聲波經(jīng)傳聲棒傳到液體表面時,就有反射波沿傳聲棒傳回。由于聲波在固體中聲波傳播較為復(fù)雜、同時存在幾種不同速度的聲波,干擾很大,信噪比很難提高,精度也很難提高,所以一般很少用固介式方案。

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