超声波液位计的作用与原理及安装事项

2010-06-03

       超声波液位计是一种非接触式液体液位测量仪。可用于测量各种容器或管道内液体的液位高低和流量大小,也可以用于水渠、水库、江河和湖海水位的测量中,尤其适用于污水、有腐蚀性的场合,如城市排水泵站拦污栅前后水位的测量。由于城市污水腐蚀性强,若采用接触式压力水位计,必须将传感器探头插入污水中,这样探头很快就会腐蚀坏,影响正常的测量。

       此外,超声波液位计测量精度高,安装维护简便,可以同时测量水位、水位差和流量等,并具有计算机标准RS-485接口等特点,因此得到愈来愈广泛的应用。 超声波液位计的探头安装在受测液体的上方,探头受电激励后,通过空气向其下的液体发射超声波,超声波将被液体反射,回波被探头接收和监测,并被转换为电信号。超声波在发射和接收之间所需的时间是与探头和液体表面之间的距离成比例的。间距D是由声波速度C和传输时间t所决定的,如公式所示: D = C · t / 2 正常情况下声波在空气中的传播速率为340 m/s,如果传输时间为10 ms,则对应的传输距离为3.4 m,因此间距为1.7 m。超声波液位计实际测量的是液面变化的高度,通过预先对超声波液位计的设定,可换算成实际的液体深度。
       声波是属于声音的类别之一,属于机械波,声波是指人耳能感受到的一种纵波,其频率范围为16Hz-20KHz。当声波的频率低于16Hz时就叫做次声波,高于20KHz则称为超声波声波。
      在全球,超声波广泛运用于诊断学、治疗学、工程学、生物学等领域。赛福瑞家用超声治疗机属于超声波治疗学的运用范畴。
(一)工程学方面的应用:水下定位与通讯、地下资源勘查等
(二)生物学方面的应用:剪切大分子、生物工程及处理种子等
(三)诊断学方面的应用:A型、B型、M型、D型、双功及彩超等
(四)治疗学方面的应用:理疗、治癌、外科、体外碎石、牙科等
 
超声波的作用
      玻璃零件.玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻烦事,如果把这些物品放入清洗液中,再通入超声波,清洗液的剧烈振动冲击物品上的污垢,能够很快清洗干净.
      虽然说人类听不出超声波,但不少动物却有此本领。它们可以利用超声波“导航”、追捕食物,或避开危险物。大家可能看到过夏天的夜晚有许多蝙蝠在庭院里来回飞翔,它们为什么在没有光亮的情况下飞翔而不会迷失方向呢?原因就是蝙蝠能发出2~10万赫兹的超声波,这好比是一座活动的“雷达站”。蝙蝠正是利用这种“声呐”判断飞行前方是昆虫,或是障碍物的。而雷达的质量有几十,几百,几千千克,,而在一些重要性能上的精确度.抗干扰能力等,蝙蝠远优与现代无线电定位器.深入研究动物身上各种器官的功能和构造,将获得的知识用来改进现有的设备,这是近几十年来发展起来的一门新学科,叫做仿生学.
 
       我们人类直到第一次世界大战才学会利用超声波,这就是利用“声呐”的原理来探测水中目标及其状态,如潜艇的位置等。此时人们向水中发出一系列不同频率的超声波,然后记录与处理反射回声,从回声的特征我们便可以估计出探测物的距离、形态及其动态改变。医学上最早利用超声波是在1942年,奥地利医生杜西克首次用超声技术扫描脑部结构;以后到了60年代医生们开始将超声波应用于腹部器官的探测。如今超声波扫描技术已成为现代医学诊断不可缺少的工具。
       超声波液位计安装的合理安装是其可靠工作的关键。物位计安装于容器的上方,探头发射面垂直指向液面或料面。若为密闭容器,应采用法兰式安装。其他情况可采用简单的支架安装。法兰式安装应根据物位计上的螺纹尺寸配制法兰。
 
一.超声波液位计安装要求
      超声波发射时,具有一个很小的扩散角.在其扩散角内如有其他物体阻挡,会产生反射,如反射很强会造成测量错误.
       安装位置尽量远离凹凸不平的容器壁,远离容器内的扶梯、注液(料)口、搅拌叶片等能够阻挡声波的物体。
       如果是密闭容器,容器上的法兰应符合以下要求:
        要求法兰内口径最好大于120mm,法兰接管长度小于100mm,接管内壁光滑,下边沿为侧面最好包敷软质塑料薄膜。法兰内口径应大于70mm,法兰接管尽可能短一些,接管内壁光滑,下边沿为光滑的圆弧形。法兰内口径应大于200mm,如法兰接管长度大于100mm,则要求接管内壁光滑,下边沿为光滑的圆弧形。
       若安装位置处的法兰不满足上术要求,而安装后仪表工作不稳定,液位值向大的数值跳动或始终为一个大的数值,可采取如下方法处理:
      在法兰口位置向容器内插入一个塑料管,一直到容器底部,固定牢靠。塑料管应平直,内壁光滑,在其上下各开一孔,以保证管内外液位相同。塑料管的内径尺寸要求如下:
 
       管内径大于55mm 大于 50mm对于小量程,可更小 建议改造安装,若存在液面波动大,或有浮球、有阻挡声波的物体等情况,均可以向容器内加入一个塑料管,使声波仅在塑料管内传播,保证测量稳定可靠。
       安装应保证液面或料面不进入物位计盲区。
       如果需要可以将物位计加高安装。加高时所用的对接管内壁要光滑,其内径应不大于容器法兰口内径。
       法兰式安装时,为物位计所配制的法兰盘应为塑料材质。最好的方法是在订货时说明安装法兰的大小尺寸,由厂家直接配制。
       物位计探头发射面应垂直指向液面或料面,安装时要尽可能对准目标。
       远离易产生强电磁干扰的设备。
 
二.超声波液位计接线
      接线时需将遮线板取下,露出整个接线端子。使用“一”字小螺丝刀进行接线。
 
三.超声波液位计通电工作
       仪表通电后首先显示为HLUC,数秒钟后显示物位值,同时指示灯每1秒闪亮一次。
        物位计实际测量的是探头至液面或料面的距离,之后换算出液位或料位值,掌握这一原理很重要。
       按SEL键可以查看测距值、温度值。
       同时按下MOV、SEL键进入参数设置状态,设定安装高度、量程,之后根据需要设定上限、下限,设定完毕再按一次SEL键。然后同时按下MOV、SEL键返回测量状态。仪表将显示正确的物位值,输出正确的电流信号,高低位开关信号。
       如果测量有误,请参阅下节“故障处理”解决。
 
四.超声波液位计故障处理
 
故障现象故障原因解决方法
        仪表不显示、不工作 供电错误接线错误 检查DC24v供电是否正确检查接线是否正确
        仪表有显示、不工作物位计未对准液面或料面液面波动幅度很大料面急不平整液面有较厚的泡沫层液体排空、物料排空后容器底部不是平面超出测量量程范围调整物位计对准方向,可用水平校对在容器中加入塑料管(见安装一节)该用更大量程的物位计该用更大量程的物位计或其他测量方式加液或加料后自然恢复工作改用更大量程的物位计
        仪表显示不稳定或测量值有大的偏差物位进入盲区供电不稳定有强的电磁干扰有阻挡声波的物体在物位计上配制了金属法兰盘探头发射面或侧面与金属接触加高安全装物位计或防止物位过高改善供电给物位计接大地或加屏蔽 改变安装位置或加入塑料管改用塑料法兰盘使用橡胶垫与金属隔离。