巴彦淖尔超声波物位计的工作原理及故障原因

　　超声波物位计是一种由微处理器控制的非接触式连续物位测量仪。安装简单，测量方便，不受液体粘度和密度的影响。由于它没有机械运动部件，可靠性更高，维护工作量更少，因此在物位测量中得到广泛应用。但测量精度相对较低，测量中存在盲区，不能在压力容器中测量，也不能用于测量挥发性介质。正是由于超声波物位计本身的局限性，如果在使用过程中不加以注意，很容易出现一些故障。为了帮助用户更好地使用超声波物位计，本文重点介绍了超声波物位计的工作原理和故障原因。

　　一、超声波物位计的测量原理

　　在超声波物位计的测量中，超声波脉冲由传感器(换能器)发出，经物体表面反射后，由同一传感器(换能器)接收，并转换成电信号。传感器(传感器)和被测物位之间的距离由超声波发射和接收之间的时间来计算。

　　因此，超声波物位计利用测量回波距离的原理，根据超声波的发射和接收进行测量。

　　由于超声波的发射和接收是一次往返，实际测量的距离值用公式表示：S=CT/2。其中s为测得的距离值，c为声速，t为传播时间。

　　超声波在空气中的传播速度是固定的，水池的深度或水箱的高度也是固定的。实际物位是水池或水箱等容器的深度减去超声波测量的距离，即物位或物位的高度。从而实现了物位的超声波测量。

　　二、超声波物位计故障原因

　　1.由超声波传播速度c引起的测量不准确

　　由于超声波在不同介质中的传播速度C不同，例如在0时，声波在空气中的传播速度约为331米/秒，在水蒸气中的传播速度为403米/秒，传播速度C也会随着压力和温度的变化而变化。当温度为100时，声波在空气中的传播速度从0时的331米/秒增加到387米/秒，测量探头越靠近液面的传播速度。这样，由于传播速度C的变化和不确定性引起的测量误差，必须通过物理校准或压力和温度补偿来减小测量误差。现在有很多带压力和温度补偿功能的测量探头。当压力和温度稳定时，也可以通过将压力和温度值设置为当前值来直接补偿。

　　2.电源电压波动导致测量不准确

　　对于单探头测量装置，发射器和接收器都使用同一测量探头，因此在发射超声波时，当对探头施加较高的激励电压时，盲区距离会增大，可能会超出测量范围；当探头上的电压过低时，由于测量距离长，可能收不到返回信号，导致运行异常或测量误差。此时，需要将电源电压调整到额定值，使探头正常工作。

　　3.选择的测量范围不合适

　　由于超声波在传播过程中存在盲区距离和衰减，超声波测量物位有一定的测量范围，但没有限制，因此应选择合适的探头和工作模式。

　　4.测量传播介质引起的故障

　　在测量中，当传播介质包含大的液滴颗粒时，超声波在遇到这些液滴时会散射和反射，这些液滴也会吸收超声波，导致超声波衰减，从而导致测量误差或使测量探头无法工作。这种现象在中国北方比较常见，尤其是冬季。当这些液滴附着在测量探头表面时，危害会更大。一方面，测量探头不会工作；另一方面，如果时间过长，液滴可能会腐蚀探头表面，使测量探头无法使用。因此，应及时进行通风和擦拭，并安装过滤装置，在测量探头上安装防护罩。当液滴颗粒很小且没有附着在探针表面时，也可以通过使用大功率探针或双探针测量方法来解决。

　　5.测量物位引起的故障

　　当被测物位附着其他杂质或物位非常不规则时，超声波遇到漫反射或光束反射到其他方向，但返回到测量探头的超声波很少，超出了测量探头的灵敏度范围，导致测量探头无法测量光束，无法反射，无法正常工作。此时，导线应放置在测量探针下方，以包围井。

　　6.安装方法导致的故障

　　超声波物位计有盲点，就像人眼一样。盲点是物体离眼睛很近，但看不清楚。这个距离叫做盲点。

　　超声波物位计的盲区根据量程不同而不同。范围越小，盲区越小，范围越大，盲区越大。但一般在30cm到50cm之间。因此，安装超声波物位计时必须考虑盲区。

　　超声波物位计的测量探头(传感器)应垂直安装在合适的位置。当安装倾斜时，测量探头发出的超声波束会反射到其他方向。此时，测量探头在没有接收到超声波束的情况下无法正常工作，因此应进行校正并重新安装。当测量探头离物位太近或太远时，也会影响测量。因此，测量探头应安装在离物位合适的位置，使物位高度变化的范围在测量探头的测量范围内，最高物位应在盲区内。

　　Uson-11系列超声波物位计采用微处理器程序控制技术和智能信号处理技术，使测量高效准确。电磁兼容设计符合IEC61000-4(GB/T17626.2)标准，确保物位计在强干扰的恶劣、噪声大的工业环境中稳定可靠地工作。有三个可用范围：5m、10m和15m。一般测量范围为5m/10m时，其盲区0.3m，测量范围为15m时，其盲区 0.6m.