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全面分析超声波液位计“发射”“反射”“接收”的工作原理及安装方式

来源:编辑::发表时间:2018-07-28 15:26:53

    超声波液位计是用来测量液位或物位的传感设备,工作原理是通过机械波进行“发射”“反射”“接收”的模式进行测量;超声波物位计工作原理是由超声波换能器(探头)发出高频脉冲声波遇到被测物位(物料)表面被反射折回反射回波被换能器接收转换成电信号.声波的传播时间与声波的发出到物体表面的距离成正比,声波传输距离S与声速C和声传输时间T的关系可用公式表示:S=C×T/2。
    超声波液位计可采用二线制、三线制或四线制技术,二线制为:供电与信号输出共用;三线制为:供电回路和信号输出回路独立,当采用直流24v供电时,可使用一根3芯电缆线,供电负端和信号输出负端共用一根芯线;四线制为:当采用交流220v供电时,或者当采用直流24v供电,要求供电回路与信号输出回路完全隔离时,应使用一根4芯电缆线。直流或交流供电,具有4~20mADC,高低位开关量输出。
    工业生产测量水位时常见的测量仪表有超声波物位计,用户在安装时可能会遇到安装系列的问题,该如何应对?首先可以先参考产品说明书,基本选用超声波液位计的用户,都对产品有一定的基础,对于安装及使用也有一点点基础认识。
今天上海自动化仪表五厂提供常见安装方式及解决在安装方面遇到的问题:
    建议看下产品的说明书超声波液位计怎么用,里面有详细的使用说明和操作设置,一般是一体式或者分体式两种,具有显示功能。
超声波液位计是测量水介质时最常见的仪表之一,从它的使用领域到强大的自身优势,已经进入了各行种业。
超声波液位计常见安装方式:
    1.水下固定安装,本水位仪是以水作为测量传播媒介,其换能器隐匿安装于水底,其声脉冲向上发射至水面返回由换能器接收而进行水位测量。根据应用现场的不同,有以下几种安装方式。
1.1梯形断面水位测量点安装方式:
根据现场实际情况,在紧挨渠道的堤坡上垂直埋下一套PVC管结构,达到水文测量的静水井功效以取代土建工程井。具体操作是:
    1、将配件中的Φ75*Φ50的PVC三通管及其它PVC附件取出,根据需要在当地购置一定长度的Φ75和Φ50的PVC管。
    2、根据渠堤面到渠底的垂直高度,合适裁取一定长度的Φ75PVC管和一定长度的Φ50PVC连通管,一并与三通相连接并垂直埋入渠堤断面中。Φ75PVC管底部尽可能与渠底水平并要求较高的垂直度(声脉冲直线反射运行的需要);过滤网与Φ50PVC连通管顶端相配接。
    3、将相应长度的Φ50的PVC管与装配有换能器的Φ50的PVC短接连接,电缆线顺管用尼龙扎带扎牢,垂直放置于Φ75的PVC静水管中;另在Φ75的PVC静水管上端锯开一个小口便于电缆线横向隐匿掩埋至电线杆旁通向仪器箱内。
    4、用盖板将Φ75的PVC静水管盖住,加土或草皮掩埋即可;一旦灌期结束可将其取出带回入库存放,下一年度再放置应用。
1.2闸、渠垂直建设物水位测量点安装方式
    闸壁、渠壁等设安装点,可将换能器固定在50mm—70mm的PVC静水管底部,并直接将PVC管垂直固定在建设物壁面上即可(安装方式一),也可将换能器配装在L型弯角件上,长边部分直接固定在建筑扬垂直面上(安装方式二)。
1.3水库、湖泊、干渠的水位测量点安装方式:
    将换能器直接安装在水尺桩上(方式一),或在低水位处垂直埋设专制的固定插件,将配装有换能器的L型弯角件与其固定(安装方式二),电缆线沿堤坡掩埋,仪器置于机房内或选用外用机型予以掩埋在堤坡处。(见图6-4)
换能器、外用机安装示意
非接触式超声波水位计
    黄河中游测区水文站多地处偏僻,交通十分不便,无论钢塔的运输、架设与水位计的安装,由于机械使用条件很有限,多靠人力完成。而中游测区多为山溪性河流,河道狭窄,水位变幅很大,钢塔多在8m以上。为减轻人力强度,将钢塔制成4m为1节,悬臂制成4m至6m为1节,运至现场后进行组装;悬臂采用回转结构,在安装与检修水位计时,可将悬臂回转至吊箱或山坡,操作十分方便;悬臂采用钢/不锈钢复合材料,既能达到强度要求,又美观耐用,悬臂采用变径管形式,悬长可达到8m以上,大大增强了水位计观测范围。自记水位计钢塔结构形式如图1:上部是工作平台,其上安装水位计前置端机,在平台上可进行仪器的安装和调试;平台下为钢塔,主要承载工作平台及悬臂;悬臂安装在主钢管上端工作平台下0.5m左右的地方,外端安装自记水位计换能器和温度探测器;下部为钢筋硷基础,预埋地脚螺栓。
超声波液位计优缺点及注意事项
    1、在污水处理工程中,多可选用一体式液位计,安装简便。
    2、具有工作可靠、精度高、使用周期长、免维护的特点,并具有相对的价格优势。
    3、回波反射产生的干扰回波和假回波,可通过App来排除,但有效回波强度也同时被衰减。因此,设计选型时,要考虑衰减因素,选择量程要留有一定的余量。
    4、为了尽量减少干扰回波,安装位置要尽可能选择液面平稳的位置,同时远离扶梯、检修通道、进水口、出水口、搅拌器,尽可能与池壁保持较远的距离。在探头规定的波束发射角下,锥形波束在zui低测量液面上的投影,不与容器壁及其它能反射声波的构件接触。在避开盲区的前提下,尽量贴近zui高液面安装,以减少池壁回波的干扰。为获得尽可能强的回波,要保证探头与被测界面垂直。
    5、首次投运,须对仪表进行使用位置、介质特性、工艺条件等内容的设定,完成空程、满量程校正。利用配套App进行回波曲线检查,抑制干扰回波。建议在有条件的情况下,在池壁上分别标注液位满量程的20%、50%、95%、三点,以方便今后维护和校验。
    6、为避免因压力、温度等特性变化而产生的液位误差,应选择有温度补偿的产品。
    7、泡沫是声波反射不充分的表面,会吸取一部分或是全部的声波脉冲能量,减少或是完全消除回波信号。因此,在被测液面存在泡沫的场合,不能使用。但在泡沫较轻,盲区允许的情况下,可通过加大液位计的功率,来实现测量。
超声波液位计的安装也就以上几种,在安装使用中,具有抗干扰性强。可任意设置上下限节点及在线输出调节,并带有现场显示,可选择模拟量,开关量及RS485输出,方便的与相关设施接口。采用聚丙烯防水外壳。壳体小巧且相当坚固,具有优良的耐化学品性,对于无机化合物,不论酸、碱、盐溶液,除强氧化性物料外,几乎都对其无破坏作用,对几乎所有溶剂在室温下均不溶解,一般烷、烃、醇、酚、醛、酮类等介质上均可使用。重量轻、不结垢、不污染介质。无毒性。可用于药品、食品工业设备安装,维修极为方便。
 

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