超声波液位计可以应用在哪里

　　超声波液位计的应用

 

　　超声波对液体、固体的穿透本领很大，在不透光的固体中可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射，形成反射成回波，碰到活动物体时能产生多普勒效应。因此，超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。超声波距离传感器可以广泛应用在工业中，如超声波清洗、超声波焊接、超声波加工(超声钻孔、切削、研磨、抛光，超声波金属拉管、拉丝、轧制等)、超声波处理(搪锡、凝聚、淬火，超声波电镀、净化水质等)、超声波治疗和超声波检测(超声波测厚、检漏，探伤、成像等)等，工作可靠，安装方便。

 

　　下面介绍几种超声波液位计的检测应用，以本任务的液位测量为主。

 

　　1.超声波液位检测与控制

 

　　由于超声波在空气中传播时有一定衰减，根据液面反射回来的信号就与液位位置有关，如图5-33(a)所示。液面位置越高，信号越大;液位越低，则信号就越小。液位检测电路由超声波产生电路［5-33(b)］和超声波接收电路［5-33(c)］组成。

 

　　图5-33超声波液位检测原理及检测电路图

 

　　图5-34为液位控制电路。A点与图5-33(c)的A点相连接，将检测液位信号输入比较器同相端。当液位低于设置阀值时(可调RW)，比较器输出为低电平，BG不导通;若液位升到规定位置，其信号电压大于设定电压，则比较器翻转，输出为高电平，BG导通，J吸合，实现液位控制。

 

　　图5-34液位控制电路

 

　　2.超声波测厚

 

　　超声波测厚常用脉冲回波法，如图5-35所示。如果超声波在工件中的声速c已知，设工件厚度为δ，脉冲波从发射到接收的时间间隔t可以测量，因此可求出工件厚度为

 

　　δ=ct/2(5-51)

 

　　图5-35脉冲回波法测厚方框图

 

　　要测量时间间隔t，可用图5-35所示方法，将发射脉冲和反射回波脉冲加至示波器垂直偏转板上。标记发生器输出已知时间间隔的脉冲，也加至示波器垂直偏转板上。线性扫描电压加在水平偏转板上。因此，可以从显示屏上直接观测发射和反射回波脉冲，并由波峰间隔及时基求出时间间隔t。

 

　　3.超声波液位计

 

　　超声波在流体中的传播速度与流体的流动速度有关，据此可以实现流量测量。这种方法也不会造成压力损失，并且适合大管径、非导电性、强腐蚀性的液体或气体的流量测量。下面简单介绍时差法超声流量计。

 

　　在管道的两侧斜向安装两个超声波液位计，使其轴线重合在一条斜线上。

 

　　换能器A发射而B接收时，声波基本上顺流传播，速度快、时间短，可表示为

 

　　B发射而A接收时，逆流传播，速度慢、时间长，即式(5-53)中，L为两超声波液位计间传播距离;c为超声波在静止流体中的速度;v为被测流体的平均流速。

 

　　两种方向传播的时间差Δt为因v?c，故v2可忽略，故得或当流体中的声速c为常数时，流体的流速v与Δt成正比，测出时间差即可求出流速v，进而得到流量。

 

　　超声波液位计值得注意的是，一般液体中的声速往往在1500m/s左右，而流体流速只有每秒几米，如要求流速测量的精度达到1%，则对声速测量的精度需达10-5～10-6数量级，这是难以做到的。更何况声速受温度的影响不容易忽略，所以直接利用式(5-55)和式(5-56)不易实现流量的精确测量。