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超聲波物位計的主要的技術指標

1、量程和盲區

量程和盲區是反映超聲物位計的兩個重要的指標。

量程代表的是這個物位計能測量的最大范圍。反映的是換能器的靈敏度。也就是說,量程越大,靈敏度越高。大部分廠家標稱的量程都是針對平整液面來說的,也就是說實際測量的時候,液位波動,表面有漂浮物,測量是固體料位,有粉塵,有蒸汽,都是有可能導致量程不能達到標稱的值。比如50m量程的設備,如果測玉米的時候,實際只能測到2 0m.。盲區是反映換能器好壞的重要指標。盲區也成死區,超聲液位計測量不到的一段距離,它是由于超聲換能器的余震造成的。比如盲區3 0 c m,也就是說,在液體更探頭的距離小于3 0 c m的時候,將會出現不能測量的情況。那么相同量程的產品,盲區越小,說明這個換能器的設計越好。對一些密閉罐體或者短量程的測量來說 ,安裝會越方便。因此盲區成為相同量程產品衡量換能器做得好壞的一個重要指標。

2、溫度和精度

溫度范圍大部分標稱是-2 0 ~6 0℃這個范圍。因為大部分用液晶顯示的物位計,液晶屏的工作溫度只能在這個范圍,超出這個范圍,液晶顯示都會出現不正?,F象。如果不考慮液晶顯示的限制,一般都可以做到-4 0~8 0℃的范圍。壓電陶瓷有個居里溫度約300度。居里溫度的一般是安全溫度,所以一般情況下,超聲換能器的工作溫度很難超過150度。當超過150℃溫度的時候,很容易對里面的壓電陶瓷損壞。因此150度可以看成是一個絕對破壞溫度。另外超聲波換能器制造過程用的部分材料,不能在1 0 0℃以上的溫度長時間工作。大部分換能器的極限溫度是1 0 0 。

為什么把精度和溫度放在一起考慮,因為在空氣中,溫度測量誤差1℃,對聲速的影響是0.6m/S,20℃,1個大氣壓下聲速約為340m/S。因此可以算出,對測量誤差的影響是0.17%,也就是說,如果溫度測量誤差3℃,物位測量誤差就超過大部分廠家0.5%的標稱范圍。因此實際0.5%的精度針對的是常溫常壓下的。對偏高和偏低的溫度,都有可能導致測量精度超過0.5%的情況。有溫度梯度,溫度變化快的場合,測量誤差也會因此增大。另外對測量精度影響最大的是氣體成份。也就是說在一些揮發性液體的場合,因為液體的揮發導致空氣成分變化,接著導致氣體聲速變化引起的測量誤差。

3、壓力

在負壓的情況下,一般不推薦用超聲測量,因為超聲傳播是通過氣體來實現的。負壓力意味著里面的空氣稀薄,超聲在稀薄空氣下傳播,一個是聲速會變化,引起測量誤差,二是稀薄空氣里面,聲波衰減增大,導致測量量程減小甚至不能測量。正壓力主要是探頭結構的影響,只要探頭結構沒有問題。不會引起漏氣現象。那么在大的壓力情況下超聲物位計是可以工作的。

4、腐蝕性

物位計的腐蝕性主要考驗的是探頭的材質。在弱酸弱堿的環境下,普通的塑料外殼就可以了。用聚四氟乙烯的外殼,可以耐大部分的強酸強堿。這里要注意的是,如果被測物質有比較強腐蝕性和揮發性,那么用一體物位計的時候,最好把電路板進行膠峰。因為大部分的可以防水的殼體,都不能防氣體。氣體進入一體設備里面后,會俯視電路板。

5、方向性和安裝結構

安裝結構一般有法蘭和螺紋兩種安裝方式。不推薦使用吊裝。因為吊裝容易受風的影響。但安裝的時候,一般要考慮盲區的影響。我們要在物理上保證最高液面到探頭表面的距離大于盲區。為了避開盲區,用加長導管安裝的時候,必須注意的是,探頭輻射面兩端與導管端面兩端形成的夾角必須大于換能器的銳角度。(銳角度:波束兩側出現第一個極小值之間的夾角)大部分物位計用的換能器都可以看成一個圓形活塞陣。那么銳角的角度可以通過下面的公式計算出來:換能器銳角的計算公式:θ=2arcsin(0.61λ/a)。產品標稱的是一般換能器的半功率角。半功率角的計算公式為:θ-3dB=2arcsin(0.26λ/a)。這樣就驗證一下廠家標稱的波束角是否是真實的。波束角不是越小越好,因為對大量程的產品來說,波束角太小,那么要垂直對準液面這比較困難。

λ= 波長 = 聲速/頻率

a = 半徑, 是換能器的輻射面的半徑

6、 供電方式和信號輸出方式

供電方式一般是交流電源9 5 ~ 2 3 0 VAC,24VDC四線制,2 4VDC兩線制三種。輸出方式有:顯示界面,電流4~ 20Ma, 電壓1-5V,通信方式4 8 5通信,H a r t通信,G P R S通信等。


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