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超声波液位计测量中的影响因素有哪些
2021-01-04
超声波液位计是一种非接触式测量的液位仪表，具有安装简单方便，不受液体介质粘度和密度等的影响。但在实际应用中，超声波液位计易受各种环境因素的影响，其测量精度相对不高，测量容易有盲区，不能用于挥发性介质的测量。那么，超声波液位计测量中的影响因素有哪些呢？
一般来说，超声波液位计液位测量的影响因素主要有声速、温度、粉尘、压力、气流等。
1．声速因素
根据公式S=C×T/2可以计算出超声波液位计的探头到介质表面距离。在上述公式中S代表探头到介质表面的距离；t代表声波的传播时间；C代表声波的传播速率。
可见，除声波传播时间外，声波的传播速度对于超声波液位计的测量的影响起着决定性的作用。而声速的变化取决于传播媒介的不同。为使测量结果更为准确，超声波液位计可根据测量媒介声速的不同事先在程序中予以设定。
2．温度因素
温度的变化对声速的影响较为直接，一般来说，温度的变化带给声速的变化为0.17%℃。实际应用中，探头周围环境、超声波传播媒介的温度以及被测介质的温度不尽相同。测量系统应根据实际要求选择与探头结合的内置温度传感器与探头分离的外置温度传感器。更为精确的测量系统，可以在距探头的特定位置放置回波反射参照物，产生参考回波，以对温度影响进行补偿。这种方法的有效性取决于回波反射参照物的放置精准程度。
3．粉尘因素
粉尘环境对声速的影响较小，但对超声波的衰减很明显，是阻碍超声波方案实施的主要因素。
4．声波强度的衰减因素
受空气对声波吸收的影响，声波在传播过程中的强度会出现衰减，而这大多是受空气粘性、热传导以及空气分子的行为特性而定的。
5．压力因素
压力的变化与温度变化之间的关系为：LnT1/T2=1.4LnP1/P2。尽管压力的变化会对探头的工作状态有影响，但压力的变化不会直接影响声速的变化。由于压力和温度之间的关系T=KP（K为常数），所以压力的变化影响着温度的变化，进而影响声速的变化。
6．气流因素
理论上讲，空气作为超声波的载体，在开放环境下，横向的空气气流将使得声波的传播路径弯曲变长，但实际应用中影响并不大。
7．声波的发射与传播因素
超声波液位计探头扮演着发射与接收的双重角色。其内部有一个或多个压电陶瓷晶体，用于声波信号的产生和接收，当压电陶瓷晶体获得电信号时产生微小机械振动发出声波。同理，回波使压电陶瓷晶体产生微小机械振动发出电磁信号。
当压电陶瓷晶体获得电脉冲激励时，将产生一段时间的共鸣，最初的共鸣振幅很大，随着探头振动能量的减弱，振幅将趋于零。在共鸣期间内，共鸣覆盖了回波，使得探头不能准确判定回波，这段时间大约为几毫秒，其对应的距离范围称为“盲区”。10mS相对盲区为1.7m。为了确保发射波与回波时间差的准确性，回波信号必须有足够的强度以产生和转化为电脉冲，而回波信号的强度取决于传播介质的特性、发射信号的强度、传播的距离和被测介质反映面的特性。
8．被测介质表面的影响因素
由于超声波液位计回波强度比率取决于被测介质的特性，所有的介质对超声波都是部分的反射，部分的吸收以及部分的传输。浓密的介质，会产生很强的回波，相反，则回波较弱。
以上就是“超声波液位计测量中的影响因素有哪些”的相关介绍，如欲了解更多物位开关（料位开关、液位开关）、物位计（料位计、液位计）等物位测量仪表方面的知识，欢迎关注微信公众号：Jiweimeter。
一般来说，超声波液位计液位测量的影响因素主要有声速、温度、粉尘、压力、气流等。
1．声速因素
根据公式S=C×T/2可以计算出超声波液位计的探头到介质表面距离。在上述公式中S代表探头到介质表面的距离；t代表声波的传播时间；C代表声波的传播速率。
可见，除声波传播时间外，声波的传播速度对于超声波液位计的测量的影响起着决定性的作用。而声速的变化取决于传播媒介的不同。为使测量结果更为准确，超声波液位计可根据测量媒介声速的不同事先在程序中予以设定。
2．温度因素
温度的变化对声速的影响较为直接，一般来说，温度的变化带给声速的变化为0.17%℃。实际应用中，探头周围环境、超声波传播媒介的温度以及被测介质的温度不尽相同。测量系统应根据实际要求选择与探头结合的内置温度传感器与探头分离的外置温度传感器。更为精确的测量系统，可以在距探头的特定位置放置回波反射参照物，产生参考回波，以对温度影响进行补偿。这种方法的有效性取决于回波反射参照物的放置精准程度。
3．粉尘因素
粉尘环境对声速的影响较小，但对超声波的衰减很明显，是阻碍超声波方案实施的主要因素。
4．声波强度的衰减因素
受空气对声波吸收的影响，声波在传播过程中的强度会出现衰减，而这大多是受空气粘性、热传导以及空气分子的行为特性而定的。
5．压力因素
压力的变化与温度变化之间的关系为：LnT1/T2=1.4LnP1/P2。尽管压力的变化会对探头的工作状态有影响，但压力的变化不会直接影响声速的变化。由于压力和温度之间的关系T=KP（K为常数），所以压力的变化影响着温度的变化，进而影响声速的变化。
6．气流因素
理论上讲，空气作为超声波的载体，在开放环境下，横向的空气气流将使得声波的传播路径弯曲变长，但实际应用中影响并不大。
7．声波的发射与传播因素
超声波液位计探头扮演着发射与接收的双重角色。其内部有一个或多个压电陶瓷晶体，用于声波信号的产生和接收，当压电陶瓷晶体获得电信号时产生微小机械振动发出声波。同理，回波使压电陶瓷晶体产生微小机械振动发出电磁信号。
当压电陶瓷晶体获得电脉冲激励时，将产生一段时间的共鸣，最初的共鸣振幅很大，随着探头振动能量的减弱，振幅将趋于零。在共鸣期间内，共鸣覆盖了回波，使得探头不能准确判定回波，这段时间大约为几毫秒，其对应的距离范围称为“盲区”。10mS相对盲区为1.7m。为了确保发射波与回波时间差的准确性，回波信号必须有足够的强度以产生和转化为电脉冲，而回波信号的强度取决于传播介质的特性、发射信号的强度、传播的距离和被测介质反映面的特性。
8．被测介质表面的影响因素
由于超声波液位计回波强度比率取决于被测介质的特性，所有的介质对超声波都是部分的反射，部分的吸收以及部分的传输。浓密的介质，会产生很强的回波，相反，则回波较弱。
以上就是“超声波液位计测量中的影响因素有哪些”的相关介绍，如欲了解更多物位开关（料位开关、液位开关）、物位计（料位计、液位计）等物位测量仪表方面的知识，欢迎关注微信公众号：Jiweimeter。
（深圳计为自动化技术有限公司市场部2021年1月4日发布）
TAGS : 超声波液位计
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