一文了解超聲波液位計

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為什么選擇超聲波液位計？

       因為，超聲波液位計由聲波的發射和接收之間的時間來計算傳感器到被測物體的距離。無機械可動部分，可靠性高，安裝簡單、方便，屬于非接觸測量，且不受液體的粘度、密度等影響精度比較低，所以選擇。

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超聲波液位計特點及工作原理

       超聲波液位計是由微處理器控制的液位數字儀表。

       在測量中超聲波脈沖由傳感器發出，聲波經液體表面放射后被傳感器接收，通過壓電晶體或磁致伸縮器件轉換成電信號，由聲波的發送和接收之間的時間來計算傳感器到被測液體表面的距離。

       超聲波液位計采用非接觸測量，對被測介質幾乎不受限制，可廣泛用于液體固體物料高度的測量。

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超聲波液位計適于應用的環境

▲西森AD3800系列超聲波液位計

       超聲波液位計是超聲波液位計和超聲波料位計的統稱，當用于測量液體液位時，通常稱為超聲波液位計； 當用于測量固體料位時，通常稱為超聲波料位計。

       超聲波液位計通常應用于溫度在-40℃～100℃之間、壓力在3Bar(5kg/cm2)以下的場所進行液位或料位的測量。

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超聲波液位計的安裝

1.超聲波液位計安裝方式

       1）超聲波液位計應水平置于容器頂部。

       2）選擇一個合適的方法來安裝超聲波液位計。

       3）超聲波收發傳感面應與液面平行。

       4）超聲波收發傳感面應盡量避免靠近容器側壁。

       5）為避免振動或搖晃導致液位計松動，請小心的進行堅固安裝。

       6）同一容器內不要安裝多臺超聲波液位計，超聲波互相干擾會導致測量誤差。

       7）安裝位置應避免陽光直射，露天安裝應加防護罩。

       8）安裝位置應避免強振動區域，如安裝在輕振動區域，應安裝橡膠減振器。

       9）安裝位置應遠離進料口且不能碰到障礙物。

       10）如法蘭安裝時,請注意法蘭立管高度與立管內徑的關系。

       11）安裝接口要求開口尺寸足夠大，當為法蘭安裝時，法蘭下面的接管長度要設計合理，對于10米、12米量程的物位計，接管長度應不大于15cm，選擇DN80以上的法蘭口。

       對于15米、20米、30米和40米量程的物位計，接管長度應不大于20cm,選擇DN200以上的法蘭口。

       對于8米以下量程的物位計，對接管長度無要求，可適當設計，以消除盲區的影響，并選擇DN65以上的法蘭口。

       對于8米以下量程的物位計，對接管長度無要求，可適當設計，以消除盲區的影響，并選擇DN65以上的法蘭口。

2.對于密封容器內的揮發液體的液位測量應注意兩點

       容器內氣體聲速可能與空氣中的聲速不同，如液位計不能對聲速進行修正，則會出現較大誤差。

       揮發性的液體會在超聲波液位計探頭表面凝結，阻擋聲波的收發，要求液位計具有可變功率控制功能。

3.對于液面劇烈波動的液體在選用超聲波液位計有三種方法

       a   選用具有自動功率控制功能的超聲波液位計。

       b   選用更大量程的超聲波液位計。

       c   在液體中加沉井，測量沉井內的液位。

4.兩線制和三線制超聲波液位計

       a   兩線制超聲波液位計其供電（DC24V)與信號輸出 （DC4-20mA)共用一個回路，為標準的變送器形式，不足之處是發射功率弱，不適合有較大波動的液面液位測量，當液位有較大揮發時，測量效果也不理想。

       b   三線制超聲波液位計，其供電24VDC與信號輸出4- 20mADC各使用兩條線，負端與地共用一條線。其優勢是發射功率較大，適用于多種條件的液位和料位進行測量，效果較好。

5.安裝示意圖

B＝盲區距離（近端測量距離）

H＝遠端測量距離

D＝發射頭至待測物表面距離

L＝液位F＝最大液位

       聲波入射角度必須與水平面保持直角

       傳感器安裝不可太靠近內壁以造成測量誤差

       安裝時應避免安裝在進料口的位置，以免受物料或障礙物的干擾。

       當超聲波換能器表面到最高液位的距離小于0.5米時，需要在盲板蓋上，加焊延伸管，以增加換能器表面到最高液位的距離。具體安裝方式如下圖所示。

       對于安裝在室外或潮濕室內及制冷或加熱的罐上的儀表，為了防潮，應擰緊電纜密封套，而且要在進線口處使電纜向下彎曲。如圖示

       利用固定支架將超聲波液位儀安裝于被測液體正上方，儀表的電源及通信線通過鍍鋅鋼管連接到控制室。當然也可以象罐頂安裝方法一樣，用法蘭固定換能器的方法來固定儀表。

注意：

       儀表的發射面一定要水平；

       超聲波換能器表面的安裝高度，應小于儀表的量程；

       超聲波換能器表面到池頂或最高液位的高度，應大于儀表的盲區；

       超聲波換能器至池壁、河岸、堤防的距離。一般需要大于0.5米以上。若壁不光滑、有明顯的凸出，則需要適當增加距離。

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超聲波液位計的日常使用維護

▲超聲波液位計的日常使用維護

       超聲波液位計在日常使用維護中要從外觀上檢查儀表是否有損壞。

       檢查是否符合測量點的技術要求，如過程溫度、壓力、環境溫度、測量范圍等。

       檢查測量值是否與實際值一致。安裝地點是否有遮陽避雨的保護措施。

       檢查接線端子位置是否正確、電纜密封塞是否擰緊、外殼蓋是否擰緊。若有輔助電源，顯示模塊是否有顯示。

       超聲波在使用中，電源必須與銘牌上數據一致，在接線前應切斷電源。

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16例超聲波液位計常見問題的解決方式

▲西森AD3800系列超聲波液位計

        1、現象:屏幕無顯示、探頭無聲響

       處理辦法: 檢查電源是否正常

        2、現象:屏幕錯誤信息 ERR 01

       處理辦法:檢查探頭的連接是否正常

        3、現象:屏幕錯誤信息 ERR 02

       處理辦法: 探頭與變送器的ID不一致，通過 按鍵將ID設置一致

        4、現象:繼電器工作異常

       處理辦法: 檢查繼電器設置是否符合要求

        5、現象:儀表顯示正常，但輸出信號電流異常

       處理辦法: 檢查接線是否正確，電流負載阻抗是否滿足要求，中控室模塊是否配 置正常

        6、現象:面板無顯示但探頭有聲響

       處理辦法: 檢查液晶屏連接是否正常

        7、現象:鍵盤按鍵無效

       處理辦法: 檢查鍵盤連接是否正常

        8、現象:儀表和上位機不能通信

       處理辦法: 檢查接線、ID、通信速率、通信協議是否正確

        9、現象:儀表近距離測量正常，遠端測量異常

       處理辦法: 首先檢查安裝是否正常，然后檢查參數設置是否合理

        10、現象:儀表出現近端死鎖

       處理辦法: 檢查是否是工況的真實反應，檢查 參數是否合理

        11、現象:儀表運行一段時間后測量嚴重異常

       處理辦法: 檢查儀表是否掛料并及時清理

▲西森AD3800系列超聲波液位計

       12、瞬時流量值波動大

       解決方法：瞬時流量值波動大表現為信號強度波動大和本身測量流體波動大兩方面。解決方法是調整好探頭位置，提高信號強度(保持在3%以上)保證信號強度穩定，如本身流體波動大，則位置不好，重新選點，確保前10D后5D的工況要求。

       13、開機無顯示

       解決方法：

       1）檢查接線是否正確，電源是否供上。電壓是否符合要求。

       2）液面和超聲波換能器（即探頭）間有無障礙物，阻斷聲波的發射與回收。

       3）液面是否變化太快，表面有無氣泡或翻滾波動。

       4）液位計探頭安裝是否垂直，如果傾斜，則回波偏離法線，致使儀表無法收到。

       5）液位計安裝時，探頭和容器壁是否太近，如果液位稍有不平穩，使容器壁回波和直達波之間的聲程差異較小，產生干擾疊加現象，從而使儀表指示不準。

       6）儀表安裝架有否振動。

       7）沒有液面，或者液面太高，進入盲區，致使儀表沒有回波信號 。

       14、開機后儀表僅有背光，無任何字符顯示

       解決方法：開機后儀表僅有背光，無其他任何字符顯示此情況一般為程序芯片失，建議把儀器發回原廠進行處理。

▲西森AD3800系列超聲波液位計

       15、儀表在現場強干擾下無法使用

       解決方法：儀表在現場強干擾下無法使用是由于供電電源波動范圍較大，周圍有變頻器或強磁場干擾，接地線不正確。給儀表提供穩定的供電電源，儀表安裝遠離變頻器和強磁場干擾，有良好的接地線。

       16、超聲波液位計探頭凝結露珠怎么處理？

       解決方法：大多數超聲波液位計的探頭表面自帶清潔功能，露珠一般很少能凝結的。

       1）在探頭表面涂抹潤滑劑可以避免露珠的出現。

       2）傾斜安裝，利用重力消除露珠。