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技術文章
影響超聲波液位計正常工作的因素
閱讀次數：938 發布時間：2020/3/12 9:47:53
影響超聲波液位計正常工作的因素
超聲波液位計是一款適用于各種槽池的連續性液位測量的儀表，其工作原理是由超聲換能器（探頭）發出高頻超聲波脈沖，超聲脈沖遇到被測液位表面時，該脈沖便被反射回來，部分反射回波被換能器重新接收，轉換成電信號。因此測量環境和儀表電路的聲電轉換能力都會對超聲波的測量精度造成影響。
超聲波脈沖以聲波速度傳播，超聲波脈沖從發射到接收所需時間間隔與換能器到被測介質表面的距離成正比。此距離值S與聲速C和傳輸時間T之間的關系可以用公式表示：S=CxT/2。根據超聲波的聲波傳輸特性，超聲液位計應用的理想工況為平靜的液體表面，如果液面起伏不定或者呈波浪狀，超聲波探測對于實際液位的測量就會出現誤差，這就需要內部電路對測量信號進行算法優化，以反饋真實的液位。
影響超聲波液位計正常工作的幾大因素
1.攪拌對超聲波液位計影響：
現場容器常常有攪拌，液體波動比較大，影響超聲波液位計的測量；該種情況下可以適當降低攪拌器的轉速、或將探頭偏離攪拌中心；還可以安裝導波管，從而有效消除因攪拌器攪拌對液位測量產生的影響。在一些帶攪拌或者較為動態的液位環境中（比如流體液位測量）等，由于液位水平呈動態起伏和不確定性變化，會導致超聲波液位計的測量精度大大降低。針對這一點則需要在硬件和軟件上對儀表的魯棒性（魯棒性大致相當于穩定性）進行提高。在軟件方面，加入延時平均算法能夠使儀表更好地適應復雜且動態變化的工況；同時硬件上采取高效嚴謹的信號濾波電路來過濾掉測量時超聲波信號接觸復雜的液體表面而產生的次波雜波。
2.泡沫對超聲波液位計影響：
在用超聲波液位計來測量液位的過程中，經常會遇到泡沫的干擾。泡沫按照屬性可以分為：干、濕、中性、重型四種。
干泡沫和濕泡沫能將超聲波反射回來，故用超聲波液位計來測量無影響；中性泡沫則會吸收和擴散部分超聲波，因而會減弱超聲波的反射，導致回波不穩定。因此當介質表面為稠而厚的泡沫時，超聲波液位計的測量誤差會較大，甚至無法測量。在干擾嚴重的工況下，超聲波液位計可以通過加裝消波管的辦法來屏蔽泡沫的干擾。
3.蒸汽、霧氣對超聲波液位計影響：
當工作環境溫度很高時，液體介質容易產生蒸汽或霧氣，由于蒸汽比空氣要輕，所以上浮到罐頂部，形成了一層對超聲波脈沖有吸收和散射作用的蒸汽層。可以通過加裝導波管的辦法，可以減少或削弱蒸汽層對測量的影響。
4.盲區對超聲波液位計影響：
超聲波液位計的盲區，就如同人的眼睛一樣，盲區是當物體離眼睛非常近的時候，反而看不清楚，這一段距離叫作盲區。超聲波液位計的盲區，根據量程的不同而不同。量程小，則盲區小，量程大，則盲區大。所以要求測量的最高液位不得高于超聲波液位計的盲區。
5.壓力和溫度對超聲波液位計影響：
首先，聲速在真空下無法傳播，而超聲波的本質是一種聲波，且屬于機械波，故它不能在真空中傳播。其次，是溫度，溫度越高超聲波速度越大，雖然超聲波液位計的參數匯總有最大壓力值，但是隨著溫度的升高，該最大壓力值會相應減小，所以在選型的時候要注意此參數。另外對于在戶外安裝的液位計，可以采用加裝遮陽罩等措施來減弱溫度因素的影響。
錯誤的儀表安裝方式
不正確的安裝可能會導致測量精度的下降。比如超聲波換能器的方向沒有與液面保持垂直。如下圖所示：
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