超声波液位计的工作原理和使用要点

随着电子技术和数字技术的不断发展，超声波液位计也取得了长足的进步。该仪表具有精度高、非接触、干扰因素少、价格低廉、使用方便的优点，在石油、化工、农田水利等领域应用广泛，尤其是在水处理和自控系统中起着至关重要的作用。为更好地认识和使用超声波液位计，本文谈一谈超声波液位计的工作原理和使用要点。

_{超声波液位计}

一、超声波液位计的工作原理

超声波液位计由传感器（探头）和变送器组成。传感器受电激励后向被测介质发出一个超声波脉冲，该脉冲穿过空气到达介质表面后被反射回来，部分反射的回波被同一传感器（此时作为接收器）接收，并转换成电信号。变送器的电子检测系统检测到该信号后，将其转变为液位信号进行显示。同时，将液位信号转变为4～20mA电流信号传送给上位机（PLC）参与过程控制。超声波脉冲以声速传播，从发射到接收所用的时间，即脉冲的传输时间t与传感器到介质表面的距离S成正比。

距离S根据声速C和传输时间t得出下列公式：

S=C×t/2（在空气的正常条件下，声速为C=340m/s）

_{超声波液位计的工作原理示意图}

由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，使得在传感器较近的小段区域内反射波与发射波重迭，传感器无法识别，不能测量其距离值。这个区域称为测量盲区。盲区的大小与超声波液位计的型号有关。Z大的测量范围取决于空气对超声波的衰减以及脉冲从介质表面反射的强度。

通过传感器发射并接收超声波可测得传感器到液面的高度S，只要将传感器到构筑物底部的距离L输入到变送器的矩阵内，即可测得介质的液位高度d=L-S。测量的精度可达毫米。使用时可将被测介质的液位上、下限输入到变送器矩阵内，以便及时输出上、下限报警。

二、超声波液位计的使用要点

1．调节好超声波传感器距液面的高度。过远，探头接收的信号太弱；过近，进入探头盲区，无法分辨。

2．保证探头表面垂直正对被测液面。同时，保证探头发射的超声波波束所辐射的区域内不得有障碍物，应避开罐内人梯、限位开关、管道等。正常情况下，变送器的二极管会闪烁，接收到回波时，传感器附近也能听到哒哒声。

3．超声波的抗电磁干扰性能不强，附近的用电设备易对它造成影响。信号线应有独立的穿线管，远离动力线和照明线。保证信号屏蔽良好，穿线管应使用导电钢管，屏蔽层采用单点接地，避免回路的电位差干扰仪表。

4．为防止信号线接触不良，在信号线中间尽量不留接头，接线端子压接处不能有任何松动，不然接触电阻将较大。必须有接头则需焊接，减少隐患。

5．信号线尤其是接头处受潮，也会造成信号紊乱，所以应保持信号线的干燥。当信号线须走缆沟时，需在缆沟支架上敷设。