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影响超声波液位计正常工作的因素

点击次数:921次     发布时间:2020/3/12 9:47:53

影响超声波液位计正常工作的因素

超声波液位计是一款适用于各种槽池的连续性液位测量的仪表,其工作原理是由超声换能器(探头)发出高频超声波脉冲,超声脉冲遇到被测液位表面时,该脉冲便被反射回来,部分反射回波被换能器重新接收,转换成电信号。因此测量环境和仪表电路的声电转换能力都会对超声波的测量精度造成影响。

   超声波脉冲以声波速度传播,超声波脉冲从发射到接收所需时间间隔与换能器到被测介质表面的距离成正比。此距离值S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示:S=CxT/2。根据超声波的声波传输特性,超声液位计应用的理想工况为平静的液体表面,如果液面起伏不定或者呈波浪状,超声波探测对于实际液位的测量就会出现误差,这就需要内部电路对测量信号进行算法优化,以反馈真实的液位。

影响超声波液位计正常工作的几大因素
1.搅拌对超声波液位计影响:
现场容器常常有搅拌,液体波动比较大,影响超声波液位计的测量;该种情况下可以适当降低搅拌器的转速、或将探头偏离搅拌中心;还可以安装导波管,从而有效消除因搅拌器搅拌对液位测量产生的影响。在一些带搅拌或者较为动态的液位环境中(比如流体液位测量)等,由于液位水平呈动态起伏和不确定性变化,会导致超声波液位计的测量精度大大降低。针对这一点则需要在硬件和软件上对仪表的鲁棒性(鲁棒性大致相当于稳定性)进行提高。在软件方面,加入延时平均算法能够使仪表更好地适应复杂且动态变化的工况;同时硬件上采取高效严谨的信号滤波电路来过滤掉测量时超声波信号接触复杂的液体表面而产生的次波杂波。
2.泡沫对超声波液位计影响:
在用超声波液位计来测量液位的过程中,经常会遇到泡沫的干扰。泡沫按照属性可以分为:干、湿、中性、重型四种。
干泡沫和湿泡沫能将超声波反射回来,故用超声波液位计来测量无影响;中性泡沫则会吸收和扩散部分超声波,因而会减弱超声波的反射,导致回波不稳定。因此当介质表面为稠而厚的泡沫时,超声波液位计的测量误差会较大,甚至无法测量。在干扰严重的工况下,超声波液位计可以通过加装消波管的办法来屏蔽泡沫的干扰。
3.蒸汽、雾气对超声波液位计影响:
当工作环境温度很高时,液体介质容易产生蒸汽或雾气,由于蒸汽比空气要轻,所以上浮到罐顶部,形成了一层对超声波脉冲有吸收和散射作用的蒸汽层。可以通过加装导波管的办法,可以减少或削弱蒸汽层对测量的影响。
4.盲区对超声波液位计影响:
超声波液位计的盲区,就如同人的眼睛一样,盲区是当物体离眼睛非常近的时候,反而看不清楚,这一段距离叫作盲区。超声波液位计的盲区,根据量程的不同而不同。量程小,则盲区小,量程大,则盲区大。所以要求测量的最高液位不得高于超声波液位计的盲区。
5.压力和温度对超声波液位计影响:
首先,声速在真空下无法传播,而超声波的本质是一种声波,且属于机械波,故它不能在真空中传播。其次,是温度,温度越高超声波速度越大,虽然超声波液位计的参数汇总有最大压力值,但是随着温度的升高,该最大压力值会相应减小,所以在选型的时候要注意此参数。另外对于在户外安装的液位计,可以采用加装遮阳罩等措施来减弱温度因素的影响。

错误的仪表安装方式

   不正确的安装可能会导致测量精度的下降。比如超声波换能器的方向没有与液面保持垂直。如下图所示:

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