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分体超声波液位计的测量原理及其应用
编辑:杭州拓胜自动化仪表有限公司  时间:2016-05-27

分体超声波液位计的基本理论介绍
      声波是一种机械波。声的发生是由于发声物体的机械振动引起周围弹性介质中质点 的振动由近及远的传播,这就是声波。声波 的频率高低不同,频率超过 20000HZ 的叫超 声波,而频率低于 20Hz 的叫次声波。超声波 的频率最高可达 1011Hz。超声波传感器是近 年来发展起来的新型传感器,可广泛应用于 非接触性测量的场合,如液体界面检测、流 量测量,水下作业、煤烟浓度、积雪厚度监 测等多个领域。
      超声波的发生 超声波是由超声波发生器产生的。超声波发生器主要是电声型,它是将电磁能转换 成机械能。其结构分为两部分:一部分是产 生高频电流或电压的电源;另一部分是换能 器,他的作用是将电磁振荡变换成机械振荡 而产生超声波。压电式换能器:某些晶体受到外力作用 发生形变时,在它的表面上会出现电荷,这
种效应称之为压电效应。具有压电效应的晶体称为压电晶体。
      压电效应是可逆的,逆压电效应就是在 晶体切片的两对面上加交变电场(或电压),晶体切片就产生伸长与缩短现象,这种现象 叫电致伸缩。而压电式换能器就是利用电致伸缩现象 制成的,在压电材料切片上施加交变电压, 使它产生电致伸缩振动而产生超声波。根据 共振原理,当外加交变电压频率等于晶片的 固有频率时,产生共振,这时产生的超声波 最强。
      超声波的接收 在超声波技术中,除了需要能产生一定的频率和强度的超声波发生器以外,还需要 能接收超声波的接收器。压电式超声波接收 器是利用正压电效应进行工作的。当超声波 作用到压电晶片上时,使晶片伸缩,在晶片 上的两个界面上变产生交变电荷。这种电荷 先被转换成电压经过放大后送到测量电路, 最后记录或显示出结果。他的结构和超声波 发生器基本相同,有时就用同一个换能器兼 作发生器和接收器两种用途。秦山二厂的超 声波液位计探头采用的就是同一个压电换能 器,兼作发生器和接收器两种功能。
      超声波液位计主管道液位测量中的应用物位检测面临的对象不同,检测条件和 检测环境也不相同,检测方法很多,归纳起 来主要有直读式、静压式、浮力式、声学式、光学式等几种。其中超声波物位传感器属于 声学式的一种,利用超声波在两种介质的分 界面上的反射特性而制成的。超声波液位测 量有许多优点:它不仅能够定点和连续测液位 ,而且能方便地提供遥测或遥控所需的信号。 与其他测位技术相比,它不需要特别防护, 安装和维护较方便,而且结构、方法都较简单。
      超声波液位测量的方法有很多,如脉冲 回波法、共振法、频差法以及声衰减法。其 中应用最广泛的是脉冲回波法。它的基本工 作原理是:超声换能器由脉冲激励信号发出 超声波,声波在介质中传播到达液面时,经液面反射形成发射波,再经介质传播返回到 换能器,换能器把声信号转换成电信号。由 二次仪表测出超声波从发射到接收所需的时 间,再根据介质中超声波传播速度和换能器 的安装高度,就可计算液位高度。
 

 

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