【摘　要】超聲波物位計(jì)因不受粉塵、噪聲的干擾而在液位測量中得到廣泛應(yīng)用。文章從超聲波物位計(jì)的工作原理出發(fā),詳細(xì)敘述其結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn),儀表調(diào)試,探討影響測量的干擾因素及日常故障處理方法等,為相關(guān)工程技術(shù)人員更好的使用和維護(hù)超聲波物位計(jì)提供一定的參考。

1 產(chǎn)品概述
        SC-csb超聲波物位計(jì)集超聲、電子、軟件于一身的高科技產(chǎn)品,是液位、料位測量的首選儀器。該產(chǎn)品是一種智能型非接觸式物位測量儀表。產(chǎn)品具有自動(dòng)功率調(diào)整,增益控制,溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?采用xianjin的檢測技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù),提高儀表的測量精度,對干擾回波有抑制功能,保證測量結(jié)果的可靠性。
        SC-csb超聲波物位計(jì)由CPU主控單元、人機(jī)界面和超聲波換能器等部分構(gòu)成。
2 工作原理
2.1 測量原理
        物位測量過程中,超聲波信號(hào)由超聲波探頭發(fā)出,經(jīng)液體或固體物料表面反射后折回,由同一探頭接收。超聲換能器在微處理器的控制下,發(fā)射和接收超聲波,并由超聲波在空氣中的傳播時(shí)間 t來計(jì)算超聲波換能器與被測物之間的距離S,根據(jù):S = vt/2可計(jì)算出S,其中v為超聲波在空氣中的傳播速度。由于超聲換能器與容器底部的距離H是一定的,則被測物的物位h=HS。H:零面距離;L:量程;h:物位;S:換能器至物料距離;BD:盲區(qū)聲波在空氣中的傳輸速度受溫度、濕度、壓強(qiáng)等因素的影響,其中對聲速影響zui為明顯的就是溫度。
2.2 探頭的使用與安裝
        探頭是與超聲物位計(jì)監(jiān)控器配套進(jìn)行工作的產(chǎn)品。探頭能夠通過發(fā)射機(jī)以脈沖發(fā)射方式將電能轉(zhuǎn)化成聲能。它也能在接收機(jī)工作周期將反射回來的聲能轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。有效的聲波能量透過探頭表面向外傳播,聲波信號(hào)幅度衰減與傳播距離的平方成反比。zui大能量沿著發(fā)射軸軸向傳波,發(fā)射軸與垂直于探頭表面的軸線是一致的。這個(gè)錐形區(qū)域內(nèi)聲能量只減少一半,通常稱作聲束,聲束基本建立在發(fā)射軸中心上。錐形區(qū)域的直徑測量范圍在角度上定義為波束角。探頭采用阻抗匹配技術(shù)則可以將zui大發(fā)射能量發(fā)射到空氣中,反之亦然。
3 超聲波物位計(jì)測量影響因素分析
在現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)用時(shí),會(huì)有各種因素對其穩(wěn)定、可靠的測量產(chǎn)生影響,下面我們將結(jié)合實(shí)際,講述各種干擾對超聲波物位計(jì)選用、使用、安裝的影響。
(1)介質(zhì)及環(huán)境溫度的影響超聲波從物料表面反射時(shí),其反射頻率會(huì)受到物料溫度的影響而發(fā)生變化,為了補(bǔ)償這一變化,超聲波探頭內(nèi)裝有溫度傳感器,當(dāng)探頭向處理器發(fā)送反射信號(hào)的同時(shí),也把溫度信號(hào)送到微處理器,處理器將自動(dòng)補(bǔ)償由于溫度對料位測量的影響。此外,為了保證探頭的可靠工作,要求環(huán)境溫度不超過60℃。
(2)超聲波物位計(jì)測量料位的極限值:1)zui高料位當(dāng)一束超聲波脈沖向物料表面?zhèn)魉瓦^程中,若收到從物料表面來的反射波,將無法進(jìn)行測量,這段距離就是盲區(qū)。物料zui高料位不得高于盲區(qū)。2)zui低料位zui低料位也就是使超聲波能到達(dá)的距離傳感器的zui遠(yuǎn)距離,并且使反射回波能被傳感器接收。由于超聲波在傳播過程中的衰減以及物料表面對聲波的吸收,這一傳播距離對物料性質(zhì)依賴性很強(qiáng),對于DU33來說,可測液體范圍為25m,固體范圍為15m?？傊?只
要儀表選型、安裝適當(dāng),超聲波物位計(jì)的應(yīng)用效果還是比較滿意的。

4 設(shè)置與調(diào)試
由于儀表現(xiàn)場安裝環(huán)境的不同,因此,超聲波物位計(jì)在工作之前必須所測量的基本情況,不如:測量范圍,零點(diǎn)和滿量程或測量條件等等。因此,在測量之前必須對儀表進(jìn)行設(shè)置,設(shè)置步驟如下:
(1)進(jìn)入菜單:儀表通電顯示后,長按回車鍵進(jìn)入?yún)?shù)查詢界面,在此界面中,一頁顯示一個(gè)參數(shù),包括參數(shù)號(hào),參數(shù)名稱及參數(shù)數(shù)值,為防止非技術(shù)人員的誤操作影響儀表正常工作,有密碼保護(hù)的參數(shù)在進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置之前需要進(jìn)行密碼驗(yàn)證。儀表初始密碼為0000。
(2)選擇測量模式:測量模式分物位測量(自零面至目標(biāo)面的距離)和空距測量(自換能器表面至目標(biāo)面的距離)。
(3)設(shè)置探頭參數(shù):設(shè)置參考零點(diǎn),量程高點(diǎn),量程低點(diǎn)。
測量低點(diǎn):液位在這個(gè)位置時(shí)輸出4mA。
測量高點(diǎn):液位在這個(gè)位置時(shí)輸出20mA。
測量盲區(qū):自換能器表面起設(shè)置一段空白區(qū)域,建議用戶在使用時(shí)不要使物料進(jìn)入這一區(qū)域。
(4)設(shè)置繼電器:帶繼電器工作時(shí)進(jìn)入報(bào)警設(shè)置選項(xiàng),繼電器需設(shè)置5個(gè)選項(xiàng),0為關(guān)閉繼電器,1為測量物位上限報(bào)警,2為測量物位下限報(bào)警,3為溫度報(bào)警,5為回波丟失報(bào)警。每個(gè)繼電器輸出都有一對常開和常閉電,可根據(jù)現(xiàn)場情況選擇接點(diǎn)。

5 超聲波物位計(jì)常見問題
5.1 瞬時(shí)值波動(dòng)大
解決方法:瞬時(shí)值波動(dòng)大表現(xiàn)為信號(hào)強(qiáng)度波動(dòng)大和本身測量值波動(dòng)大兩方面。解決方法是調(diào)整好探頭位置,提高信號(hào)強(qiáng)度保證信號(hào)強(qiáng)度穩(wěn)定,如本身值波動(dòng)大,則位置不好,重新選點(diǎn)。
5.2 開機(jī)無顯示
解決方法:開機(jī)無顯示檢查電源屬性是否與儀表的額定值相對應(yīng),保險(xiǎn)絲是否燒斷,如以上問題不薦在,對建議把儀器發(fā)回原廠由專業(yè)技術(shù)人員檢查。
5.3 開機(jī)后儀表僅有背光,無任何字符顯示
解決方法:開機(jī)后儀表僅有背光,無其他任何字符顯示此情況一般為程序芯片失,建議把儀器發(fā)回原廠進(jìn)行處理。
5.4 儀表在現(xiàn)場強(qiáng)干擾下無法使用
解決方法:儀表在現(xiàn)場強(qiáng)干擾下無法使用是由于供電電源波動(dòng)范圍較大,周圍有變頻器或強(qiáng)磁場干擾,接地線不正確。給儀表提供穩(wěn)定的供電電源,儀表安裝遠(yuǎn)離變頻器和強(qiáng)磁場干擾,有良好的接地線。
6 結(jié)語
在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中全面了解超聲波式物位計(jì)性能特點(diǎn),根據(jù)不同的工況要求,對其正確選用和安裝維護(hù),可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)中物料料位時(shí)時(shí)準(zhǔn)確控制,進(jìn)一步使物料平衡,對于提高生產(chǎn)效率、控制質(zhì)量和安全環(huán)保起到一定作用。