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影响超声波物位计测量的八点原因

超声波物位计(超声波液位计和超声波料位计的统称)是典型的非接触式液位测量仪器之一,可以满足大多数密闭和敞开容器液位测量的要求,而无需接触工业介质。超声波液位计可以测量从几厘米到几十米的物体液位范围,在许多恶劣条件下显示出非凡的能力。
超声波液位计的内部原理非常简单,将超声波探头安装在容器的顶部,将脉冲波传输到被测介质的表面,同时从表面接收反射的回波分析物,通过传输波和回波时间,它是通过空间中声波的时间来回往返,以测量探头与被测介质表面的距离。本文着重分析影响超声波液位计测量的几个因素。
1.声波速度的影响
超声波液位计在工业应用中的频率为5KHz-5mhz,在液位测量技术方面为5HZ-40Hz。超声探头到介质表面距离的计算公式如下:D = T1×C / 2
D:从探头到介质表面的距离; T1:声波的传播时间; C:波的传播率。因此,除了声波传播时间的测量精度外,声波传播速度也起着决定性的作用。声音的速度因介质而异。在实践中,许多因素影响媒体和声速。为了获得更准确的测量结果,可以对超声波液位仪进行编程以设置不同介质的声速。
2.温度的影响
温度的变化会影响声速的变化。在正常环境下,温度的变化使声速的变化达到0.17%℃。在实际测量中,各种自然因素都可能导致误差。在实际应用中,探头的环境温度,超声介质的温度和被测介质的温度是不同的。测量系统应根据实际需要选择与探头结合使用的内置温度传感器以及与探头分离的外部温度传感器。更精确的测量系统可以通过将回波反射参考放置在远离探头的特定位置来补偿温度影响。该方法的有效性取决于回声反射参考的放置精度。

3.压力的影响
由压力变化引起的温度变化之间的关系如下:LnT1 / T2 = 1.4LnP1 / P2。尽管压力的变化会影响探头的工作状态,但压力的变化不会直接产生声速的变化。由于压力与温度之间的关系,T = KP(K为常数),压力的变化会影响温度的变化,进而会影响声速的变化。
4.声波的发射和传播
超声波液位计探头内部有一个或多个压电陶瓷晶体,用于产生和接收声波信号。压电陶瓷晶体获得电信号后,会产生微机械振动并发出声波。类似地,回声使压电陶瓷晶体产生微小的机械振动并发送电磁信号。实际上,探针扮演着发送和接收的双重角色。
当压电晶体被电脉冲激发时,它将在一段时间内产生谐振。初始共振振幅很大,并且随着探头振动的减少,振幅趋于零。在回波期间,回波会覆盖回波,从而使探针无法准确确定回波。该时间段为几毫秒,并且相应的距离范围成为“盲区”。 10mS的相对盲区为1.7m。为了确保发射波和回波之间的时间差的准确性,回波信号必须具有足够的强度以生成并转换为电脉冲。回波信号的强度取决于发射信号的强度,传播介质的特性,被测介质的传播距离和反射面的特性。
5.声波强度的衰减
声波在传播过程中强度的衰减归因于其对空气的吸收,这取决于其粘度和导热性以及空气分子的行为。
6.灰尘的影响
尘埃环境对声速的影响很小,但对超声波的衰减明显,这是阻碍超声波方案实施的主要因素。实际上,带有特殊泡沫表面的低频探头在粉尘环境中非常成功。
7.气流的影响
从理论上讲,在开放的环境中,空气作为超声波的载体,横向的空气流动会使声波的传播路径变长,但在实际使用中效果不大。
8.被测介质表面的影响
超声波液位计的回波强度比取决于被测介质的特性,所有这些特性都是对超声波的部分反射,部分吸收和部分透射。密集的媒体会产生强烈的回声,反之亦然。在实际测量中,液体界面的回声要好于固体。当回波在固定颗粒的表面上生成时,其角度方向会不同,并且彼此之间会存在时间差,从而导致相位不同,从而降低直接反射回探头的回波强度。

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