防爆超声波液位计应用原则

　　防爆超声波液位计的结构和工作原理

　　防爆超声波液位计主要由压电芯片组成，它既能发射超声波，又能接收超声波。用于检测的低功率超声波探头。它有许多不同的结构，如直接探头(纵波)，斜探头(横波)，表面波探头(表面波)，兰姆波探头(兰姆波)，双探头(一个探头发射，一个探头接收)等。

　　防爆超声波液位计的核心是塑料或金属外壳中的压电芯片。构成芯片的材料有很多种。芯片的尺寸，如直径和厚度也有所不同，因此每个传感器的性能也有所不同

　　防爆超声波液位计安装在容器的上部，探头由电子单元控制，将一束超声波脉冲发送到被测介质。声波被介质表面反射，反射回来的部分回波被探头接收并转换成电信号(如4-20ma信号)。从声波发射到声波反射被接收，时间与探头与被测介质之间的距离成正比。电子单元检测时间并根据已知声速计算测量距离。超声波在液体、固体衰减很小,因此渗透能力强,特别是在不透明的固体,超声波可以穿透几十米的长度,碰到杂质或接口将会有一个显著的反射,超声波液位计是利用它的这一原则和工作。因为温度对声速有影响，所以仪器要测量温度来修正声速，这就是人们常说的温度补偿。

　　根据使用环境的不同，超声波液位计可分为普通超声波液位计和防爆超声波液位计。普通超声液位计换能器为PC材料，可用于大多数非强衰减环境的测量。防腐超声波液位计传感器是由聚四氟乙烯(PTFE)制成，可用于工业现场强腐蚀性环境的测量，如硫酸、盐酸等。

　　根据结构不同，超声波液位计可分为两种类型:一种类型和一种类型。一体化超声波液位计是将仪表头和传感器作为一个整体，这种一体化超声波液位计防护等级高，抗干扰能力强，能适应大多数工业环境。分体式超声波液位计是仪表头和传感器分别安装，仪表头和传感器用导线连接。分体式超声波液位计适用于维护、调试不方便等复杂环境，仪表头上的总线通讯和开关输出功能可用于传输和远距离传输控制。

　　防爆超声波液位计单机试验

　　根据GB 50093-2013《自动仪表工程施工与质量验收规范》12.2.11的要求，安装后可直接模拟罐液位计和材料表面计进行校准。

　　在安装之前，我们不需要修改它，坦白地说，我们想不出任何好的方法来修改它。但是，在安装之前，我们可以给它通电并进行测试。顺便说一下，我们可以使用Hart475手动操作符来规划它的范围、位数、单位、显示等参数。这样做的目的是为了减少测试后环的工作量，并检查手表在运输过程中是否被乱流损坏。

　　在施工初期，条件比较苛刻。一般采用24VDC亮纬电源对仪器进行单次测试。所以没有电阻仪器电路布线,所以必须是250Ω串联电阻电路中,使用可调电阻箱供给阻力,否则你不会和仪器通信(连接方法详细的下面)。指出线路:

　　防爆超声波液位计一般有两线制和四线制两种连接方式。左图为两线制接线方式:接线端子1接负极，接线端子2接正极。右图为四线连接方式:1号接线端子接电源线正极，2号接线端子接电源正极，5号接线端子接正极，6号接线端子接负极。

　　温度对声速有影响。事实上，声速不仅受温度的影响，还与密度、湿度、压力、噪声、空气中的悬浮物等因素有关。因此，在实际应用中，测温补偿方法仍有许多不足之处，在测温过程中也会出现一些误差。因此，温度补偿方法仅适用于一般应用，不能满足高精度测量。正因为如此，在石油化工行业中，超声波液位计通常用于不需要高精度测量液位的开式容器或罐等设备中。

　　防爆超声波液位计校准:

　　超声波在空气中的传播速度为340米/秒。如果可以测量超声波在空气中的时间，就可以计算出超声波在空气中的传播距离。超声波液位测量是通过测量超声波传播的时间间隔来测量声波传播的距离。

　　具体方法:见上图。超声波探头安装在被测容器的顶部，向液体表面发射一束超声波。声波被液体表面反射并被探测器接收。

　　通过控制器测量的传播时间t，可以根据声速v=340m/s计算出液位到探头的空间距离L。探头与容器底部的距离为H，容器内液位为H。

　　式中:h=h-L，其中L=v×t/2

　　由于温度对声速有影响，所以有必要测量空气温度来修正声速。

　　修正公式为:v=331.46×T(℃)

　　B是盲区。盲区是指超声探头向下一小段距离，称为超声液位计盲区。在这么短的距离内是不可能探测到反射波的，因为超声波电平计在发射超声波脉冲的同时不能探测到反射回波。此外，由于超声波脉冲具有一定的时宽，且传感器在超声波发射后存在残余振动，超声波电平计在此期间无法检测到反射回波。在液位测量中，如果测量到的液位进入盲区，超声波液位仪就不能正确地检测出液位的实际高度，造成误差。当遇到类似情况时，液位计可以根据需要安装在高液位上，也可以安装在低液位上。

　　因此，防爆超声波液位计的量程为:0~(h-b)