超声波液位计原理

1． 超声波液位计的原理
超声波液位计是基于回波测距的原理工作的。应用回波测距法测量液位的原理，由超声波探头向液体和气体的分界面发射超声脉冲，经过时间t后，便可按收到从液面反射回来的回波脉冲。若超声波在液体中的传播速度为v，则自超声波探头至液面的距离H可计算如下：h=1/2vt

超声波在一定液体中的传播速度v通常是已知的，因此只要测出超声波在探头与液面之间往返一次所需的时t，即可确定液位H。超声波探头通常是基于压电效应的原理工作的。由于压电效应具有可逆性，实际应用的探头往往既作为超声波发射器又可作为超声波接收器。超声波探头可以在发射两个相邻超声脉冲的时间间隔内，接收从液面反射回来的回波脉冲。采用回波测距原理测量物位的关键在于声速的准确性。超声波在介质中的传播速度与介质的密度有关，而密度又是温度和压力的函数，因此，当温度发生变化时，声速也要发生变化，而且影响较大。因此为了保证超声波液位计的测量精度，应进行温度补偿。超声波液位计测量时与介质不接触，无可动部件，传播速度比较稳定，对光线、介质黏度、湿度、介电常数、电导率、热导率不敏感，因此可以测量有毒、腐蚀性或高黏度等特殊场合的液位。超声波液位计既可以连续测量和定点测量液位，也可以方便地提供遥测或遥控信号，还能够测量高速运动或有倾斜晃动的液体液位，但结构复杂，价格昂贵。
超声波液位计安装于容器上部，在电子单元的控制下，探头向被测物体发射一束超声波脉冲，声波被物体表面反射，部分反射回波由探头接收并转换为电信号。从超声波发射到被重新被接收，其时间与探头至被测物体的距离成正比。电子单元检测该时间，并根据已知的声速计算出被测距离。用探头到罐底的距离一探头到液位的距离=实际液位或者物位高度，把液位高度转换成4～20 mA电流信号、1～5 V电压信号输出；或者通过485通信，Han通信， 通信传输到控制中心。由于温度对声速具有较大的影响，所以仪表应测量环境温度，以修正声速。
超声波液位计在系统运用中，由超声液位计测量液位的高度并转换成标准信号送到控制中心，控制中心检测到仪表送来的液位信息，并根据液位的高度和实际需要来对加料或者减料进行控制。

超声波液位计的原理是测量一个超声波脉冲从发出到返回整个过程所需的时间。超声波液位计垂直安装在液体的表面，它向液面发出一个超声波脉冲，经过一段时间，超声波液位计的传感器接收到从液面反射回的信号，信号经过变送器电路的选择和处理，根据超声波液位计发出和接收超声波的时间差，计算出液面到传感器的距离。

超声波液位计的技术优势：超声波液位计是非接触测量方式，±0.2%精度，1-25米量程，优异的聚焦：5度声束角，多种传感器材质，内置全量程温度补偿。超声波液位计测量有腐蚀（酸、碱）的介质、有污染的场合（下水道），或易产生粘附物的物质。适合于那些无法用物理方式接触的液体。

超声波液位计的组成部分：超声波换能器、处理单元、输出单元。