一文了解超声波液位计

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为什么选择超声波液位计？

       因为，超声波液位计由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测物体的距离。无机械可动部分，可靠性高，安装简单、方便，属于非接触测量，且不受液体的粘度、密度等影响精度比较低，所以选择。

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超声波液位计特点及工作原理

       超声波液位计是由微处理器控制的液位数字仪表。

       在测量中超声波脉冲由传感器发出，声波经液体表面放射后被传感器接收，通过压电晶体或磁致伸缩器件转换成电信号，由声波的发送和接收之间的时间来计算传感器到被测液体表面的距离。

       超声波液位计采用非接触测量，对被测介质几乎不受限制，可广泛用于液体固体物料高度的测量。

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超声波液位计适于应用的环境

▲西森AD3800系列超声波液位计

       超声波液位计是超声波液位计和超声波料位计的统称，当用于测量液体液位时，通常称为超声波液位计； 当用于测量固体料位时，通常称为超声波料位计。

       超声波液位计通常应用于温度在-40℃～100℃之间、压力在3Bar(5kg/cm2)以下的场所进行液位或料位的测量。

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超声波液位计的安装

1.超声波液位计安装方式

       1）超声波液位计应水平置于容器顶部。

       2）选择一个合适的方法来安装超声波液位计。

       3）超声波收发传感面应与液面平行。

       4）超声波收发传感面应尽量避免靠近容器侧壁。

       5）为避免振动或摇晃导致液位计松动，请小心的进行坚固安装。

       6）同一容器内不要安装多台超声波液位计，超声波互相干扰会导致测量误差。

       7）安装位置应避免阳光直射，露天安装应加防护罩。

       8）安装位置应避免强振动区域，如安装在轻振动区域，应安装橡胶减振器。

       9）安装位置应远离进料口且不能碰到障碍物。

       10）如法兰安装时,请注意法兰立管高度与立管内径的关系。

       11）安装接口要求开口尺寸足够大，当为法兰安装时，法兰下面的接管长度要设计合理，对于10米、12米量程的物位计，接管长度应不大于15cm，选择DN80以上的法兰口。

       对于15米、20米、30米和40米量程的物位计，接管长度应不大于20cm,选择DN200以上的法兰口。

       对于8米以下量程的物位计，对接管长度无要求，可适当设计，以消除盲区的影响，并选择DN65以上的法兰口。

       对于8米以下量程的物位计，对接管长度无要求，可适当设计，以消除盲区的影响，并选择DN65以上的法兰口。

2.对于密封容器内的挥发液体的液位测量应注意两点

       容器内气体声速可能与空气中的声速不同，如液位计不能对声速进行修正，则会出现较大误差。

       挥发性的液体会在超声波液位计探头表面凝结，阻挡声波的收发，要求液位计具有可变功率控制功能。

3.对于液面剧烈波动的液体在选用超声波液位计有三种方法

       a   选用具有自动功率控制功能的超声波液位计。

       b   选用更大量程的超声波液位计。

       c   在液体中加沉井，测量沉井内的液位。

4.两线制和三线制超声波液位计

       a   两线制超声波液位计其供电（DC24V)与信号输出 （DC4-20mA)共用一个回路，为标准的变送器形式，不足之处是发射功率弱，不适合有较大波动的液面液位测量，当液位有较大挥发时，测量效果也不理想。

       b   三线制超声波液位计，其供电24VDC与信号输出4- 20mADC各使用两条线，负端与地共用一条线。其优势是发射功率较大，适用于多种条件的液位和料位进行测量，效果较好。

5.安装示意图

B＝盲区距离（近端测量距离）

H＝远端测量距离

D＝发射头至待测物表面距离

L＝液位F＝最大液位

       声波入射角度必须与水平面保持直角

       传感器安装不可太靠近内壁以造成测量误差

       安装时应避免安装在进料口的位置，以免受物料或障碍物的干扰。

       当超声波换能器表面到最高液位的距离小于0.5米时，需要在盲板盖上，加焊延伸管，以增加换能器表面到最高液位的距离。具体安装方式如下图所示。

       对于安装在室外或潮湿室内及制冷或加热的罐上的仪表，为了防潮，应拧紧电缆密封套，而且要在进线口处使电缆向下弯曲。如图示

       利用固定支架将超声波液位仪安装于被测液体正上方，仪表的电源及通信线通过镀锌钢管连接到控制室。当然也可以象罐顶安装方法一样，用法兰固定换能器的方法来固定仪表。

注意：

       仪表的发射面一定要水平；

       超声波换能器表面的安装高度，应小于仪表的量程；

       超声波换能器表面到池顶或最高液位的高度，应大于仪表的盲区；

       超声波换能器至池壁、河岸、堤防的距离。一般需要大于0.5米以上。若壁不光滑、有明显的凸出，则需要适当增加距离。

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超声波液位计的日常使用维护

▲超声波液位计的日常使用维护

       超声波液位计在日常使用维护中要从外观上检查仪表是否有损坏。

       检查是否符合测量点的技术要求，如过程温度、压力、环境温度、测量范围等。

       检查测量值是否与实际值一致。安装地点是否有遮阳避雨的保护措施。

       检查接线端子位置是否正确、电缆密封塞是否拧紧、外壳盖是否拧紧。若有辅助电源，显示模块是否有显示。

       超声波在使用中，电源必须与铭牌上数据一致，在接线前应切断电源。

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16例超声波液位计常见问题的解决方式

▲西森AD3800系列超声波液位计

        1、现象:屏幕无显示、探头无声响

       处理办法: 检查电源是否正常

        2、现象:屏幕错误信息 ERR 01

       处理办法:检查探头的连接是否正常

        3、现象:屏幕错误信息 ERR 02

       处理办法: 探头与变送器的ID不一致，通过 按键将ID设置一致

        4、现象:继电器工作异常

       处理办法: 检查继电器设置是否符合要求

        5、现象:仪表显示正常，但输出信号电流异常

       处理办法: 检查接线是否正确，电流负载阻抗是否满足要求，中控室模块是否配 置正常

        6、现象:面板无显示但探头有声响

       处理办法: 检查液晶屏连接是否正常

        7、现象:键盘按键无效

       处理办法: 检查键盘连接是否正常

        8、现象:仪表和上位机不能通信

       处理办法: 检查接线、ID、通信速率、通信协议是否正确

        9、现象:仪表近距离测量正常，远端测量异常

       处理办法: 首先检查安装是否正常，然后检查参数设置是否合理

        10、现象:仪表出现近端死锁

       处理办法: 检查是否是工况的真实反应，检查 参数是否合理

        11、现象:仪表运行一段时间后测量严重异常

       处理办法: 检查仪表是否挂料并及时清理

▲西森AD3800系列超声波液位计

       12、瞬时流量值波动大

       解决方法：瞬时流量值波动大表现为信号强度波动大和本身测量流体波动大两方面。解决方法是调整好探头位置，提高信号强度(保持在3%以上)保证信号强度稳定，如本身流体波动大，则位置不好，重新选点，确保前10D后5D的工况要求。

       13、开机无显示

       解决方法：

       1）检查接线是否正确，电源是否供上。电压是否符合要求。

       2）液面和超声波换能器（即探头）间有无障碍物，阻断声波的发射与回收。

       3）液面是否变化太快，表面有无气泡或翻滚波动。

       4）液位计探头安装是否垂直，如果倾斜，则回波偏离法线，致使仪表无法收到。

       5）液位计安装时，探头和容器壁是否太近，如果液位稍有不平稳，使容器壁回波和直达波之间的声程差异较小，产生干扰叠加现象，从而使仪表指示不准。

       6）仪表安装架有否振动。

       7）没有液面，或者液面太高，进入盲区，致使仪表没有回波信号 。

       14、开机后仪表仅有背光，无任何字符显示

       解决方法：开机后仪表仅有背光，无其他任何字符显示此情况一般为程序芯片失，建议把仪器发回原厂进行处理。

▲西森AD3800系列超声波液位计

       15、仪表在现场强干扰下无法使用

       解决方法：仪表在现场强干扰下无法使用是由于供电电源波动范围较大，周围有变频器或强磁场干扰，接地线不正确。给仪表提供稳定的供电电源，仪表安装远离变频器和强磁场干扰，有良好的接地线。

       16、超声波液位计探头凝结露珠怎么处理？

       解决方法：大多数超声波液位计的探头表面自带清洁功能，露珠一般很少能凝结的。

       1）在探头表面涂抹润滑剂可以避免露珠的出现。

       2）倾斜安装，利用重力消除露珠。