超声波液位计在液位测量中的应用

　　1 前言

　　超声波液位计作为一种非接触式物位测量仪表，具有测量精度高、安装简便、基本免维护等特点，'常用于测量各种容器内液体的液位，以及水渠、水池、水库、江河湖海等水位的测量，也可以测量界位、液位差，尤其适用于污水、有腐蚀性的场合，和槽、堰配合构成明渠流量计还可以测量流量，因此在钢铁、石化、水处理及水利等诸多行业或领域得到越来越广泛的应用。

　　2 测量原理

　　一般把振动频率超过20kHz的声波称为超声波，属于机械波的一种，其特征是频率高、波长短、绕射现象小，另外方向性强，能够成为射线而定向传播。超声波在液体中的衰减很小，因而穿透能力强，超声波液位计测量液位正是利用了它的这一特征。

　　超声波液位计工作时，超声波换能器(探头)发出高频脉冲声波，遇到被测水面的表面被反射回来，折回的反射回波被换能器接收，转换成电信号。声波的传播时间与换能器到被测介质表面的距离成正比。声波传输距离L与声速C和传输时间T的关系可用公式(1)表示：

　　超声波液位计在发射超声波脉冲时，不能同时检测反射回波。由于发射的超声波脉冲具有一定的时间宽度，且发射完超声波后换能器存在余振，期间不能检测反射回波，造成探头表面下的一小段区域内的反射波与发射波重迭，无法识别，不能正常检测，这一段区域称为测量盲区。盲区的大小与超声波液位计的量程有关。

　　3 安装

　　3.1 安装应遵循的原则

　　(1)探头发射面到最低液位之间的距离应小于液位计的量程;

　　(2)探头发射面到最高液位之间的距离应大于液位计的盲区(安装高度>最高液位+盲区)，如图1所示;

　　(3)探头发射面应该与被测液面保持平行，这样声波就可以垂直发射到被测液面，以保证最大的能量返回。

　　3.2 安装要求及注意事项

　　(1)一般采用法兰或螺纹安装方式，不建议吊装，因为吊装易受风的影响而产生晃动;

　　(2)探头的正下方应尽量避开进、出料口等液面有剧烈波动的位置，如图2所示;

　　(3)由于声束角的存在，探头安装时应与器壁或池壁保持一定的间距，如图3所示;

　　(4)超声波波束所辐射的范围内，不能有障碍物，安装时应尽量避开池内或容器内设施，如扶梯、管路、搅拌器等;

　　(5)安装地点应尽可能远离易产生强电磁干扰的设备;

　　(6)不要在同一个容器里安装多个超声波液位计，以避免彼此干扰而产生测量误差;

　　(7)对于顶部为拱形的容器，液位计安装应偏离罐顶中心位置，以避免形成多次反射回波，如图4所示;