超聲波液位計(jì)的工作原理和故障問(wèn)題

超聲波液位計(jì)是由微處理器控制的數(shù)字液位儀表。

在測(cè)量中超聲波脈沖由傳感器(換能器)發(fā)出，聲波經(jīng)液體表面反射后被同一傳感器接收或超聲波接收器，通過(guò)壓電晶體或磁致伸縮器件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并由聲波的發(fā)射和接收之間的時(shí)間來(lái)計(jì)算傳感器到被測(cè)液體表面的距離。 由于采用非接觸的測(cè)量，被測(cè)介質(zhì)幾乎不受限制，可廣泛用于各種液體和固體物料高度的測(cè)量。

超聲波液位計(jì)由三部分組成:超聲波換能器、處理單元、輸出單元。

工作原理

超聲波物位計(jì)工作原理是由超聲波換能器(探頭)發(fā)出高頻脈沖聲波遇到被測(cè)物位(物料)表面被反射折回反射回波被換能器接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào).聲波的傳播時(shí)間與聲波的發(fā)出到物體表面的距離成正比.聲波傳輸距離S與聲速C和聲傳輸時(shí)間T的關(guān)系可用公式表示:S=C×T/2.

由于發(fā)射的超聲波脈沖有一定的寬度，使得距離換能器較近的小段區(qū)域內(nèi)的反射波與發(fā)射波重迭，無(wú)法識(shí)別，不能測(cè)量其距離值。這個(gè)區(qū)域稱為測(cè)量盲區(qū)。盲區(qū)的大小與超聲波物位計(jì)的型號(hào)有關(guān)。

探頭部分發(fā)射出超聲波，然后被液面反射，探頭部分再接收，探頭到液(物)面的距離和超聲波經(jīng)過(guò)的時(shí)間成比例:

距離 [m] = 時(shí)間×聲速/2 [m]

聲速的溫度補(bǔ)償公式:環(huán)境聲速= 331.5 + 0.6×溫度

故障問(wèn)題

出現(xiàn)故障指示燈常亮的情況主要有以下兩種,解決方案如下供參考:

1.在超聲波持續(xù)零液位時(shí),頂部燈亮,輸出電流為22mA。而且隔一段時(shí)間后恢復(fù)液位時(shí),故障不能自動(dòng)解除,需關(guān)電重啟后正常,給客戶帶來(lái)不必要的麻煩甚至損失。

出現(xiàn)這種故障是安裝附件的選擇問(wèn)題。它的另外一個(gè)與眾不同的特點(diǎn)是,超聲波的發(fā)射除了平面頭外,在螺紋這里也是有發(fā)射的。如果持續(xù)的零位,再加上安裝件選用金屬支架。超聲波液位計(jì)就會(huì)識(shí)別到支架部分的信號(hào)強(qiáng)度大于平面頭接收的信號(hào)強(qiáng)度。而金屬支架部分與發(fā)射波之間處于盲區(qū)距離。所以超聲波處于保護(hù)狀態(tài),故障燈常亮,輸出22mA。解決的辦法就是選用非金屬支架。因?yàn)檫x用非金屬支架后,螺紋處的發(fā)射波能穿透出去,而零點(diǎn)液位的回波信號(hào)絕對(duì)會(huì)大于螺紋處的回波信號(hào)。

2.經(jīng)調(diào)試與重新編程后,頂部故障燈常亮,輸出電流為22mA。出現(xiàn)這種故障情況,經(jīng)實(shí)際查證,還是在編程與調(diào)試過(guò)程中,未能按照說(shuō)明書要求。造成的程序紊亂而自保狀態(tài)?？蛻粼谡{(diào)試編程超聲波液位計(jì)時(shí),未能等到指示燈正常閃動(dòng),或則編程方法步驟根本不對(duì),處于不穩(wěn)定的編程調(diào)試。如果多次反復(fù)未依要求編程調(diào)試,超聲波液位計(jì)將拒絕工作而自保。出現(xiàn)這種故障的解決方法是先將超聲波液位計(jì)按要求復(fù)位,再進(jìn)行重新編程。如果在未復(fù)位的情況下多次再編程,會(huì)出現(xiàn)以上故障。