超聲波液位計(jì)測(cè)量中，影響測(cè)量效果的因素有哪些
超聲波液位計(jì)是針對(duì)被測(cè)物質(zhì)的密度，對(duì)固體物質(zhì)推薦采用超聲波液位計(jì)進(jìn)行測(cè)量。超聲波是一種聲波，一種需要介質(zhì)的機(jī)械波。
超聲波液位計(jì)不同于其它元件。例如，超聲波是由壓電材料的振動(dòng)發(fā)出的。因此，它不能在高壓或負(fù)壓下使用。如果6 ~ 70米范圍內(nèi)，首選超聲波液位計(jì)。
超聲波液位計(jì)是接觸式液位計(jì)，可靠性高，價(jià)格低廉，免費(fèi)維修液位計(jì)，它徹底解決了由壓力變送器、電容、浮子式繞組測(cè)量方式、泄漏、接觸式介質(zhì)、維修費(fèi)用昂貴的難題，它將滿足大多數(shù)不必要的接觸式工業(yè)介質(zhì)封/開容器液位計(jì)的測(cè)量要求。
超聲波液位計(jì)測(cè)量?jī)?nèi)部原理很簡(jiǎn)單,超聲波探頭位于頂部的容器,發(fā)射脈沖波測(cè)量介質(zhì)表面,同時(shí)接收來自一個(gè)表面的反射回波分析物,傳播波和回波時(shí)間,來回通過聲波在空間的時(shí)間來測(cè)量距離探測(cè)器的測(cè)量介質(zhì)的表面。
影響液位計(jì)中超聲波液位計(jì)工作的主要因素如下:
1. 速度的影響:
工業(yè)應(yīng)用中超聲波液位計(jì)的頻率為5khz-5mhz，液位測(cè)量技術(shù)為5hz-40hz。超聲波探頭到介質(zhì)表面距離的計(jì)算公式如下:
D = t1 x / 2c
D:探頭到介質(zhì)表面的距離
T1:聲波傳播時(shí)間
C:波的傳播速度
可以看出，除了測(cè)量聲波傳播時(shí)間的準(zhǔn)確性外，聲波的傳播速度起著決定性的作用。聲速因介質(zhì)而異。在實(shí)際應(yīng)用中，影響介質(zhì)和聲速的因素很多。今天，為了獲得更精確的測(cè)量，超聲波聲級(jí)計(jì)可以用來不同程度地設(shè)定不同介質(zhì)的聲速。
2. 溫度的影響:
溫度的變化影響聲速的變化。在正常環(huán)境下，溫度的變化使聲速的變化達(dá)到0.17%℃。在實(shí)際測(cè)量中，各種自然因素都會(huì)引起誤差，而先進(jìn)的測(cè)量系統(tǒng)，包括溫度傳感器和軟件功能，可以自動(dòng)補(bǔ)償溫度的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，由于探頭所處的環(huán)境不同，超聲波介質(zhì)的溫度與被測(cè)介質(zhì)的溫度也不同。測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇與內(nèi)部溫度傳感器和探頭分離并與探頭結(jié)合的外部溫度傳感器。更精確的測(cè)量系統(tǒng)可以通過將回波反射器放置在遠(yuǎn)離探頭的特定位置來補(bǔ)償溫度效應(yīng)。該方法的有效性取決于回波基準(zhǔn)位置的精度。
3.應(yīng)力的影響:
壓力變化引起的溫度變化關(guān)系:LnT1 / T2 = 1.4 LnP1 / P2
雖然壓力的變化影響探頭的工作狀態(tài)，但壓力的變化并不直接引起聲速的變化。由于壓力與溫度的關(guān)系:T=KP(K為常數(shù))，壓力的變化影響溫度的變化，溫度的變化又影響聲速的變化。
4. 聲波的發(fā)射和傳播:
探頭內(nèi)部有一個(gè)或多個(gè)壓電陶瓷晶體，用于聲信號(hào)的產(chǎn)生和接收。壓電陶瓷晶體在接收電信號(hào)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生微小的機(jī)械振動(dòng)，并發(fā)出聲波。同樣，回波使壓電陶瓷晶體產(chǎn)生微小的機(jī)械振動(dòng)，并發(fā)出電磁信號(hào)。實(shí)際的方法是探頭起發(fā)射和接收的雙重作用。當(dāng)壓電晶體被電脈沖激發(fā)時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生一段時(shí)間的共振。初始共振振幅很大，隨著探頭振動(dòng)能量的減小，振幅趨于零。在諧振期間，諧振覆蓋了回波，使得探頭無法準(zhǔn)確判斷回波。這個(gè)周期為毫秒，對(duì)應(yīng)的距離范圍成為“盲區(qū)”。10mS相對(duì)盲區(qū)為1.7m。為了保證發(fā)射波與回波時(shí)間差的準(zhǔn)確性，回波信號(hào)必須有足夠的強(qiáng)度產(chǎn)生并轉(zhuǎn)換為電脈沖。回波信號(hào)的強(qiáng)度取決于發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度、發(fā)射介質(zhì)的特性、發(fā)射距離和被測(cè)介質(zhì)反射面特性。
5. 強(qiáng)度的衰減
聲波的強(qiáng)度由于空氣的吸收而降低，這是由空氣的粘度、熱傳導(dǎo)和空氣分子的行為決定的。
6. 灰塵的影響
粉塵環(huán)境對(duì)聲速的影響很小，但超聲波的衰減明顯，這是阻礙超聲波方案實(shí)施的主要因素。在實(shí)際應(yīng)用中，在粉塵環(huán)境中使用具有特殊泡沫表面的低頻探頭是非常成功的。
7. 氣流的影響
在開放環(huán)境下，橫向氣流作為超聲波的載體，會(huì)使聲波的傳播路徑變長(zhǎng)、彎曲，在實(shí)際應(yīng)用中效果不大。
8. 被測(cè)介質(zhì)表面的影響
超聲液位計(jì)的回波強(qiáng)度比取決于被測(cè)介質(zhì)的特性。所有的介質(zhì)都是超聲波的部分反射、部分吸收和部分透射。致密介質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的回波，反之亦然。在實(shí)際應(yīng)用中，液體界面的回波比固體界面的回波好得多。當(dāng)回波在固定粒子表面產(chǎn)生時(shí)，角度方向不同，且存在時(shí)間差，使得相位不同，直接反射回探頭的回波強(qiáng)度降低。
從原理上看,許多因素影響測(cè)量,許多制造商超聲波液位計(jì)的溫度補(bǔ)償,回聲跟蹤識(shí)別軟件功能,如測(cè)量?jī)x器成為最成功的工業(yè)測(cè)量解決方案,包括液位、固體材料水平,各種倉庫材料,明渠流等等,已經(jīng)成為當(dāng)今最被廣泛接受的非接觸式測(cè)量技術(shù)。
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