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      2. 超聲波液位計原理及分類

        超聲波液位計是常見的一種液位計,那么它的工作原理是什么呢?超聲波液位計都有哪些類型(分類)?

        超聲液位計是利用波在介質中的傳播特性,具體地說,超聲波在傳播中遇到相界面時,有一部分反射回來,另一部分則折射入相鄰介質中。但當它由氣體傳播到液體或固體中,或者由固體、液體傳播到空氣中時,由于介質密度相差太大而幾乎全部發生反射。因此,在容器底部或頂部安裝超聲波發射器和接收器,發射出的超聲波在相界面被反射,并由接收器接收,測出超聲波從發射到接收的時間差,便可測出液位高低。

        超聲液位計按傳聲介質不同,可分為氣介式、液介式和固介式三種;按探頭的工作方式可分為自發自收的單探頭方式和收發分開的雙探頭方式。相互組合

        可以得到六種液位計的方案。圖1為單探頭超聲液位計。其中(a)為氣介式,(b)為液介式。(C)為固介式。在實際測量中,有時液面會有氣泡、懸浮物、波浪或沸騰,引起反射混亂,產生測量誤差,因此在復雜情況下宜采用固介式液位計。它不會因上述原因產生反射混亂或聲束偏轉。

        ? ? ?(a)氣介式        ? (b)液介式          ?。╟)固介式

        圖1 單探頭超聲液位計

        單探頭液位計使用一個換能器,由控制電路控制它分時交替作發射器與接收器。雙探頭式則使用兩個換能器分別作發射器和接收器。對于固介式,需要有兩根金屬棒或金屬管分別作發射波與接收波的傳輸管道。

        由圖1看出,超聲波傳播距離為L,波的傳播速度為C,傳播時間為△t,則

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        L是與液位有關的量,故測出△t便可知液位,△t的測量一般是用接收到的信號觸發門電路對振蕩器的脈沖進行計數來實現。

        超聲液位測量有許多優點:

        ①與介質不接觸,無可動部件,電子元件只以聲頻振動,振幅小,儀器壽命長;

        ②超聲波傳播速度比較穩定,光線、介質粘度、濕度、介電常數、電導率、熱導率等對檢測幾乎無影響,因此適用于有毒、腐蝕性或高粘度等特殊場合的液位測量;

        ③不僅可進行連續測量和定點測量,還能方便地提供遙測或遙控信號;

        ④能測量高速運動或有傾斜晃動的液體的液位,如置于汽車、飛機、輪船中的液位。

        當超聲波傳播介質溫度或密度發生變化時,聲速也將發生變化,對此超聲液位計應有相應的補償措施,否則會嚴重影響測量精度。另外,有些物質對超聲波有強烈吸收作用,選用測量方法和測量儀器時要充分考慮液位測量的具體情況和條件。