基于全站仪测距的超声波液位计检校方法的提出和研究

　　1　研究背景

　　随着工业技术的不断发展,工业现场对液位测量的要求也不断提高,超声波液位计作为一种技术先进的液位计在众多场合被采用。超声波液位计是由微处理器控制的数字物位仪表,在实际的测量中脉冲超声波由传感器发出,声波经物体表面反射后被同一传感器接收,转换为电信号,并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。由于采用非接触式测量,被测介质几乎不受限制,准确度相对较高,可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量,如图1所示:

　　基于超声波液位计的这些原理,为解决现场的实际问题,一般测量范围可达到70m甚至更大,超声波液位计的部分使用参数如下:

　　量程:(0~3)m、5m、8m、10m、15m、20m、30m、40m、50m、60m、70m

　　准确度:0·25%

　　盲区:(0·15~1·2)m

　　超声波液位计实际安装要求

　　换能器发射超声波脉冲时,都有一定的发射开角。从换能器下缘到被测介质表面之间,由发射的超声波波束所辐射的区域内,不得有障碍物,在其扩散角内如有其他物体阻挡,会产生反射,如反射很强会造成测量错误.因此安装时应尽可能避开一些设施,如:人梯、限位开关、加热设备、支架等。在这种情况下,安装时须进行“虚假回波学习”,另外安装仪表时还要注意,最高料位不得进入测量盲区,仪表距罐壁必须保持一定的距离,仪表的安装尽可能使换能器的发射方向与液面垂直。

　　测量的基准面是探头的下边缘。

　　(1)盲区范围　(2)量程设定　(3)高位调整　(4)低位调整

　　注:使用超声波液位计时,务必保证最高料位不能进入测量盲区

　　在JJG971-2002《液位计》检定规程中,对于检定液位计和反射平板配合使用的不低于II级的钢卷尺为20m,若对这些大量程的超声波液位计进行检校,规程中的标准器显然满足不了要求,所以便引入了全站仪测距作为标准对此类液位计进行检校工作。

　　2　检校方法的提出

　　本次研究有两个目的,一是在保证标准器准确度的情况下对量程超过20m的超声波液位计进行检校。二是能提高检校工作的效率,避免占用太多的人力物力。由于本单位液位计检定和大容量检定在同一个部门,所以在遇到了超声波液位计量程大难以测量的时候便想到了在检定立式金属罐时使用的全站仪,利用全站仪的精确测距功能,使得我们的标准得以扩展,从而解决这个问题。

　　2·1　使用的测距全站仪类型:徕卡TPS1200+

　　全站仪是全站型电子速测仪的简称,是由电子测角、电子测距和数据自动记录等系统组成,测量结果能自动显示、计算和存储,并且能和外围配套设备进行信息交换的多功能测量仪器,一般用于工程测量,在计量检定工作中多用于立式金属罐、球形罐等设备的测量。在本次研究中主要使用了徕卡TPS1200全站仪的水平测距功能,该型号全站仪测距显示分辨率为0·1mm,最短测量距离为1·5m,利用其测距速度快、量程宽、精度高等优点完成对超声波液位计的检校。