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超聲波液位計測量方案選擇

閱讀:881        發布時間:2020-10-29

超聲波液位測量的原理:超聲波探頭(既是發射換能器又是接收換能器)被置于容器底部,當它向液面發射短促的脈沖時,在液面處產生反射,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,則有下列簡單關系:

hυt

其中,t——超聲脈沖從發射到接收所經過的時間。

當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根據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問題。在發射超聲波脈沖時,要在探頭上加比較高的激勵電壓,這個電壓雖然持續時間較短,但在停止發射時,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,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時間。過了盲區時間后,接收換能器才能分辨回波信號。探頭的盲區時間與結構參數、工作電壓、頻率等因素有關,可以通過實驗確定。如果知道盲區時間,再求得超聲波的傳播速度,就可以確定盲區距離。由于盲區距離的限制,采用該方案時,不能測量小于盲區距離的液位。

采用雙探頭方案時,從理論上由于沒有盲區問題。但是電路耦合及非定向聲波對接收器的作用,在發射超聲波脈沖時,接收線路中也將產生微弱的輸出。此外,當探測距離較遠時,為了保證一定靈敏度,應采用大功率發射換能器,加大發射功率;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,當聲波經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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