超声波液位测量系统的应用
超声波液位计测量的工作原理产品特点及应用 液位计工作原理
超声波液位计测量的工作原理产品特点及应用液位计工作原理超声波液位计是一系列非接触，高牢靠、低价格、免维护的物位仪，它彻底解决了由压力变送器、电容式浮子式等测量方式带来的缠绕、泄露、接触介质、昂贵的维护等麻烦，目前，要求对于液位和物位进行无接触式测量的现场越来越多，由于超声波液位计不必接触工业介质就能够充分大多数密闭或者打开容器里的物位测量要求，并且目前的科学技术已经进展到超声波系列的物位测量仪器可以测量几厘米到几十厘米的范围，而且在恶劣条件下也表现出了非凡的本领，因些在很多对于安装环境多而杂的情况下，超声波液位计成为了紧要的选用类型。
关于超声波液位计我们需要了解的东西很多，下面对大家介绍一下超声波液位计原理、特点、应用的缺陷和不足、适应场合注意事项、使用的环境条件、选择方法、故障及解决方法。
超声波液位计原理超声波液位计安装于容器上部在电子单元的掌控下，探头向被测物体发射一束超声波脉冲。
声波被物体表面反射，部分反射回波由探头接收并转换为电信号。
从超声波发射到被重新被接收，其时间与探头至被测物体的距离成正比。
电子单元检测该时间，并依据已知的声速计算出被测距离。
通过减法运算就可得出物位值。
由于温度对声速具有影响，所以仪表应测量温度，以修正声速。
超声波液位计的特点1、高质量零件：电路设计从电源部分起就选用高质量的电源模块，元器件选择进口稳定牢靠的器件，完全可以替代同类型国外进口仪表。
2、超高精度：我公司拥有的声波智能器，使仪表的精度大大提高，液位精度达到0.25%，能够抗种干扰波。
3、专业的声波智能技术：的声波智能技术软件可进行智能化回波分析，无需任何调试及其它的特别步骤，此技术具有动态思维、动态分析的功能。
4、适应安全稳定：超声波液位计是一种非接触仪表，不跟液体直接接触，因此故障率低。
超声波液位计应用的缺陷和不足1、超声波本质是一种机械波，传播需要介质，那么超声波液位计大的应用缺陷是不能用于真空环境和传播介质变化（如强挥发性）的环境；2、超声波液位计的换能器由压电陶瓷和塑性外壳灌封而成，其不能应用于高温高压环境，一般超声波液位计的大耐受温度为80℃；3、超声波是一种机械波，在传播的过程中会存在衰减，考虑到精度和量程的冲突性，超声波液位计实际应用中量程范围较小，精度稍差，所以其不能用于大量程和高精度的场合；4、超声波液位计在实际应用中测量的时间量，结合声速，可以得出距离值（时间声速=距离），而声速随着介质和温度变化，所以超声波液位计也不能应用于温度频繁变化的场合。
超声波在物流运输监控中的应用有哪些
超声波在物流运输监控中的应用有哪些在当今全球化和高度互联的商业环境中，物流运输行业扮演着至关重要的角色。
为了确保货物能够安全、准时、高效地到达目的地，物流企业不断寻求创新的技术手段来提升运输监控的能力。
超声波技术作为一种非接触式的测量和检测手段，正逐渐在物流运输监控领域展现出其独特的应用价值。
超声波是一种频率高于 20000 赫兹的声波，其具有方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能等特点。
在物流运输监控中，超声波主要通过发射和接收声波，并根据声波的传播时间和强度来获取相关信息。
首先，超声波在物流运输中的一个重要应用是货物堆垛高度的测量。
在仓库中，货物通常会被堆叠存放，准确测量堆垛的高度对于合理利用仓储空间、规划货物存放布局以及确保货物安全至关重要。
传统的测量方法可能需要人工攀爬或使用量具进行测量，不仅效率低下，而且存在一定的安全风险。
而超声波传感器可以安装在仓库顶部或货架上，向下方发射超声波，并根据声波返回的时间计算出堆垛的高度。
通过实时监测堆垛高度的变化，物流管理人员可以及时调整货物存放策略，避免出现堆垛过高导致的坍塌风险，同时也能最大限度地利用仓库空间。
其次，超声波在物流运输车辆的倒车辅助系统中发挥着关键作用。
大型物流运输车辆在倒车时，由于车身较长、视野受限，容易发生碰撞事故。
超声波倒车雷达系统通过在车辆尾部安装多个超声波传感器，能够实时检测车辆后方的障碍物距离和位置，并通过声音或显示屏向驾驶员发出警示。
当障碍物距离车辆较近时，警示信号会变得更加急促，提醒驾驶员及时停车或调整方向。
这大大提高了物流运输车辆在倒车过程中的安全性，减少了事故的发生。
再者，超声波技术还可以用于物流运输车辆的载货量监测。
准确掌握车辆的载货量对于物流企业进行运输成本核算、优化运输路线以及确保车辆不超载具有重要意义。
通过在车辆的货厢底部安装超声波传感器，可以测量货物对货厢底部的压力，从而间接计算出载货量。
这种非接触式的载货量监测方法不仅不会对货物造成损害，而且能够实时提供准确的数据，帮助物流企业更好地管理运输业务。
超声波雷达原理及应用实例
超声波雷达原理及应用实例超声波雷达是一种使用超声波作为探测信号的雷达系统。
它的工作原理是利用超声波在物体表面与空气之间的反射或散射来探测目标物体的位置和距离，进而实现距离测量、障碍物检测与人体或物体跟踪等功能。
超声波雷达具有操作频率高、穿透力强、探测范围宽、精度高等特点，因此被广泛应用于工业、军事、医疗、安防以及自动化控制等领域。
超声波雷达的工作原理是基于超声波的传播和反射特性。
当超声波传播到目标物体表面时，一部分超声波会被目标物体反射回来，超声波雷达系统则接收这部分被反射回来的超声波。
通过测量超声波从发射到接收的时间间隔，可以得知目标物体与超声波传感器之间的距离。
同时，利用超声波的传播速度以及接收到超声波的信号强度，可以确定目标物体的形状、材料以及运动状态。
超声波雷达在工业领域应用广泛。
其中一个典型的应用实例是在噪声环境下的物位测量。
例如，在工厂的大容器或油罐中，可以使用超声波雷达来准确测量液位高度。
通过将超声波传感器安装在容器的顶部，可以发送超声波信号并接收被反射回来的信号。
通过测量从发射到接收信号的时间，可以精确计算出液位的高度。
超声波雷达还经常被用于检测材料的厚度或距离，例如测量纸张或塑料薄膜的厚度。
在这些应用中，超声波雷达能够提供非接触式、高精度的测量，从而提高生产效率和质量。
此外，超声波雷达也被广泛应用于医疗领域。
其中一个应用实例是超声波图像设备，通过利用超声波对人体内部组织进行反射和散射，可以获得详细的人体器官和组织结构图像。
这种非侵入性的成像技术在对胎儿进行检查、肿瘤和其他疾病诊断以及手术导航等领域都有广泛应用。
超声波图像设备可以提供高分辨率的图像质量，并且对人体没有任何辐射危害。
此外，超声波雷达还被用于自动驾驶技术中的障碍物检测与避免。
当车辆或机器人需要在复杂环境中行驶时，超声波雷达可以实时探测到周围障碍物的距离和位置，从而帮助车辆或机器人做出避免碰撞的决策。
例如，在倒车过程中，超声波雷达可以检测到停车位后方障碍物的距离，为驾驶员提供安全停车的参考。
高精度超声波液位测量系统的设计与实现
关键词 ： 高精度 ； 超 声波； 液位测量； 时间增益补偿 ； 数字滤波 中图分类号 ： Ｔ Ｐ ２ １ ６ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ２—１ ８ ４ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７— ０ ０ ４ ６— ０ ３
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ Ｉ ｍ ｐｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｌｏ ｗ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｃｏ ｎｓ ｕｍ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｕｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎｉ ｃ Ｌｉ ｑｕ ｉ ｄ Ｌｅ ｖ ｅ ｌ Ｔｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｏ Ｓ Ｏ ｌ Ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ
３ ０ ０ ４ ０ １ ） （ 河北工业大学信息工程学院 ， 天津
摘要： 文 了一种基 于 ＭＳ Ｐ ４ ３ ０ Ｆ １ ４ ９单 片机 的高精度
低 功耗 超声波液位测 量系统 。该 系统 实现 了硬件 电路 的设 计和软件 算法的开发 。文 中重点分析 了系统组成 、 提 高精确度
的设计方法和实验结果。实验表 明： 在环境 温度为 ２ ５℃的 空旷实验 室 内， 该 系统测量 范围为 ２ ０—１ ５ ０ ０ ｃ ｍ， 测量 精确度 可达 ２ ｍ ｍ． 相 比于其他设计 ， 该 系统有更 高的精确度 ， 并且有较 高的可靠性和 实用性 ， 可以更好地 满足各种 工业现场的需
液位控制系统的工作原理及应用
液位控制系统的工作原理及应用1. 液位控制系统的概述液位控制系统是一种用于测量、监控和控制液体在容器中的高度的系统。
它主要通过测量液体的高度来调节液体的进出量，以保持液体在设定的液位范围内。
2. 液位控制系统的工作原理液位控制系统通常由以下几个组成部分组成：传感器、控制器和执行器。
下面是液位控制系统的工作原理：2.1 传感器液位传感器是液位控制系统中最关键的部分之一。
它通常通过物理或电子方法来测量液体的高度，并将测量结果转化为电信号。
常见的液位传感器包括浮球传感器、电容传感器和超声波传感器等。
2.2 控制器控制器是液位控制系统中的中枢部件，负责接收传感器的信号并进行处理和判断。
根据设定的液位范围，控制器可以发出控制信号来调节液体的进出量。
控制器还可以通过显示屏或指示灯等方式提供工作状态和警告信息。
2.3 执行器执行器是液位控制系统中用于调节液体进出量的设备。
常见的执行器包括阀门、泵和搅拌器等。
根据控制器的信号，执行器可以自动打开或关闭阀门、启动或停止泵等操作，从而实现液位的控制。
3. 液位控制系统的应用3.1 工业生产液位控制系统在工业生产中广泛应用。
例如，在化工过程中，液位控制系统可以用于调节液体的进出量，保持反应器中恰当的液位，从而确保反应的稳定性和安全性。
在石油行业，液位控制系统可以用于储罐中的油品或化学品的管理，提高生产效率和安全性。
3.2 水处理液位控制系统在水处理领域也有广泛的应用。
例如，在污水处理厂，液位控制系统可以用于调节混凝剂的投加量，控制沉淀池的液位，以确保废水的处理效果。
在供水系统中，液位控制系统可以用于监控水库或水井的液位，并自动控制水泵的启停，保持水源的稳定供应。
3.3 智能家居随着智能家居的发展，液位控制系统也开始在家庭生活中得到应用。
例如，在水器中，液位控制系统可以用于检测水位，防止水箱溢出。
在洗衣机中，液位控制系统可以用于监测洗衣机内的水位，确保洗衣的效果和节约水资源。
液位计的功能
液位计的功能液位计是一种常用于工业设备中的传感器，用于测量液体表面的高度，可以根据液体的高度的变化来监测储量、感知流量、控制液位等。
液位计不仅应用于工业，也应用于医疗、农业、环保、安防等各类领域。
液位计的主要功能包括以下几点：1.液位测量液位计最基本的功能就是测量液体的高度。
液位计可以通过各种传感器技术来实现，包括浮子式、电容式、压力式、超声波式、毫米波雷达式等等。
2.溢流保护液位计可以监测液体储量是否达到设备的最大容量，如果达到容量上限，液位计会发出告警信号，提醒工作人员及时处理。
如果液体发生意外溢出，液位计同样会发出告警信号，提醒人员处理。
3.液位监控液位计可以实现液位的实时监测和报警功能，通过液位计的智能控制系统，可以远程监测和控制液体的流动，从而实现远程数据接收和调节。
液位计还可以与其他设备联动，实现液体高度的自动调节和流量控制。
4.燃油消费计量液位计在航空、船舶等应用中常被用于燃油消费计量。
液位计记录燃油的消耗量，帮助企业控制燃油成本和提高燃油利用率。
5.食品饮料业中的应用：液位计在食品、饮料加工等行业中广泛应用，如酿酒、卫生级液体加工等。
液位计可以帮助控制食品、饮料加工过程中的液位，保证生产的质量和安全；它还能监控温度、压力和搅拌速度等其他因素的变化，帮助实现精确生产。
6.环保中的应用：液位计还被广泛应用于环保行业中，如排污、污水处理等场合。
液位计可以监测水位以及水质等因素，帮助卫生单位及时掌握污水排放情况，对环境进行监测和保护。
同时，液位计也被广泛用于工业生产中的污水处理流程中，使废水处理得更加高效和准确。
总之，液位计在各行各业中都有广泛应用，协助人们完成流程的控制，提高认知度，帮助企业管理资源，并且保护环境。
超声波测量、差压式与电容式液位计工作原理及用途、优缺点及特点
超声波测量、差压式与电容式液位计工作原理及用途、优缺点及特点一、差压式液位计A：（一）、工作原理及用途：1、通过测量容器两个不同点处的压力差来计算容器内物体液位（差压）的仪表。
2、常规的差压变送器通过测量容器中的液位压力来进行液位的测量。
例如，500毫米的水柱对应了500 mmH20的压力。
然而，在许多应用中，在液体之上有额外的蒸汽压力。
3、由于蒸汽压力不是液位测量的一部分，需要使用引压管和有密封件的毛细管来抵消它的存在。
（二）、特点：1、虽然双法兰差压液位系统是一种成熟可靠的的技术，却一直以来很难在高型容器和塔中得到应用。
2、因为这些都需要更长的毛细管以方便安装，距离过长的毛细管使得压力的传输变得误差过大，并且在环境温度变化较大的时候变得更为明显。
3、同时安装过程要求较高，引压管可能并不可靠，都是非常严重的困扰。
二、差压式液位计B：三、超声波测量液位计：（一）、工作原理及用途：1、超声波液位计是由微处理器控制的数字液位仪表。
2、在测量中超声波脉冲由传感器（换能器）发出，声波经液体表面反射后被同一传感器接收或超声波接收器，通过压电晶体或磁致伸缩器件转换成电信号，并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测液体表面的距离。
3、由于采用非接触的测量，被测介质几乎不受限制，可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量。
（二）、特点：1、具有抗干扰性强。
可任意设置上下限节点及在线输出调节，并带有现场显示，可选择模拟量，开关量及RS485输出，方便的与相关设施接口。
2、采用聚丙烯防水外壳。
壳体小巧且相当坚固，具有优良的耐化学品性，对于无机化合物，不论酸、碱、盐溶液，除强氧化性物料外，几乎都对其无破坏作用，对几乎所有溶剂在室温下均不溶解，一般烷、烃、醇、酚、醛、酮类等介质上均可使用。
3、重量轻、不结垢、不污染介质。
4、无毒性。
可用于药品、食品工业设备安装，维修极为方便。
四、电容式液位计：（一）、工作原理及用途：1、电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。
超声波液位计测量原理
超声波液位计测量原理一、引言超声波液位计是一种非接触式的液位测量仪器，它利用超声波在空气和液体介质中传播速度不同的特性来测量液位高度。
该技术广泛应用于化工、石油、食品等工业领域，具有测量范围广、精度高、稳定可靠等优点。
二、超声波液位计的基本构成和工作原理超声波液位计主要由发射器、接收器、信号处理单元和显示单元四部分组成。
其中发射器和接收器分别安装在容器壁上，通过信号处理单元将发射器发出的超声波信号转化为电信号，并经过滤波、放大等处理后送至显示单元进行显示。
超声波液位计的工作原理是利用超声波在空气和液体介质中传播速度不同的特性来测量液位高度。
当发射器向容器内部发出一束频率为f1的超声波信号时，这束信号会穿过空气层并到达液面，部分能量被反射回来并被接收器接收到。
由于在空气和液体介质中传播速度不同，因此反射回来的超声波信号会经过一定的时间延迟后才被接收器接收到。
根据声波在介质中传播的速度公式v=fλ，其中v为声速，f为频率，λ为波长，可以计算出液位高度h。
三、超声波液位计的工作原理详解1. 超声波发射器和接收器超声波发射器和接收器是超声波液位计中最基本的部分。
发射器主要由振动片、驱动电路等组成，其作用是将电信号转化为机械振动，并将振动能量传递给介质中的空气层。
接收器主要由振动片、前置放大电路等组成，其作用是将反射回来的机械振动转化为电信号，并进行放大处理。
2. 超声波在空气和液体介质中传播超声波是指频率高于20kHz的机械振动，在空气和液体介质中传播时具有不同的特性。
在空气中传播时，由于空气密度小、弹性模量小，导致声速较低；而在液体介质中传播时，则由于液体密度大、弹性模量大，导致声速较高。
因此，当超声波信号穿过空气层并到达液面时，其传播速度会发生变化。
3. 超声波在介质中的反射和衰减当超声波信号到达液面后，部分能量会被反射回来，并在空气中传回到接收器处。
由于超声波在介质中的传播存在一定的衰减现象，因此反射回来的超声波信号强度会比发射时要小。
超声波液位计使用说明书
超声波液位计使用说明书1、测量原理超声波是指振动频率超过20kHz的声波，其发射和接收一般由石英晶体或压电陶瓷构成的换能器也即是探头实现的。
超声波液位计是非接触液位测量仪表中发展的比较快的一种。
超声波在同种介质中传播速度相对恒定，遇到被测物体表面产生反射，基于此原理研制出超声波液位计。
现在智能型的超声波液位计可以对接收信号进行分析、处理，并实现干扰信号过滤，多重回波识别，温度补偿等有关信息。
探头与介质液面间距离D和声波传输时间t的关系为：D= c•t/2；介质液位：L=E-D=E-c•t/2。
2、安装结合现场调试经验和超声波液位计的特点，超声波液位计的安装主要有以下注意事项和要求：（1）超声波液位计的换能器即探头一般安装在由罐体引出的一段带法兰管道上，在安装时要防止管道过长影响超声波的发射接收，造成液位计无法正常工作。
（2）一般情况下，超声波液位计的探头应垂直于被测面，实在不能满足的情况下，应考虑使用反射板反射实现。
（3）对于拱形底部或者顶部的容器，超声波液位计应安装在偏离顶部中心位置，以防止回波聚集顶部产生多重干扰。
而对于平底容器则宜安装在顶部中央位置。
（4）安装超声波液位计应避开容器有障碍物、搅拌机、泵、进料口易造成液位剧烈波动的地方，如确实无法避免应考虑增设导波管。
（5）考虑到抑制工业环境下的电磁干扰，超声波液位计的信号电缆应安装屏蔽层。
3、技术特点（1）超声波液位计是采用声波测量的仪器，声波传播必须要有传播介质。
（2）超声波液位计通过压电效应产生振动发射超声波，所以其通常用在常压容器中，而且声波的传播速度受温度影响较大，一般情况下超声波换能器的工作温度不能过高。
（3）非接触式测量，超声波液位计的探头安装在被测物上方，实现非接触测量，可以对有毒物、腐蚀性、粘稠物等进行测量，特别是带有只能操作面板的超声波液位计，人机交互良好，维护方便简单。
（4）应避免安装在液体容易产生泡沫、漂浮物或者液面易波动的地方，否则会导致虚假回波的产生。
基于超声波的液位控制系统设计
基于超声波的液位控制系统设计液位控制是许多工业和民用设备中都需要解决的问题之一。
现今市场上，许多常见的液位控制系统主要是基于机械浮子测量的液位计，但是这种方法存在不少问题。
机械浮子测量容易受到水质、污物等因素的干扰，而且使用寿命有限，维护和保养成本也相对较高。
因此，在一些要求更高精度和可靠性的场合中，一些公司研发出基于超声波技术的液位控制系统，因其精准度和可靠性高，迅速受到了市场和用户的关注。
一、超声波液位控制系统工作原理超声波液位控制系统是利用超声波的传播来测量液体的高度。
发射器通过发射高频的声波进入液体中进行传播，并被液位震荡反射回来，经过接收器接收到数据后进行处理得到液体的高度，将反射的波的时间和距离进行计算得出液位高度并输出。
该系统通过连续监测液位高度，在液位高度超过或低于规定的范围时，会自动控制阀门和泵来调节液位。
二、超声波液位控制系统设计方案1.传感器设计超声波液位控制系统中最主要部分是传感器部分。
普通的超声波液位计仅仅用一根声波发射二极管及一根声波接收二极管构成，但针对经常测液位的应用，需要具备让声波利用到最大程度的连续性和可靠性。
为了提高传感器稳定性，采用啁啾控制技术，它能让传感器自己检测最佳声波发射和接收的频率。
同时，使用微控制器处理、数字滤波器、多路径混合技术与声学背景优化，而且还能自动消除液位表面浮泡的影响，从而保证了传感器的稳定性和准确性。
2.软件设计针对使用者的项目，软件能够自动控制开关和维护，并且检测“故障”和“空气”的存在。
开发者可以通过设置相关参数提高精度和可靠性，例如预设液位上下允许变化的范围、高液位接入自动停止泵、低液位接入自动启动泵、液位报警机制等等。
3.硬件固定设计声音的传播是有其规律的。
如果使用一个夹具将传感器与液位容器固定在同一位置，那么系统稳定性就能提高20%以上。
在同一个容器中，容器的形状可定制化设计，以便于超声波能灵敏、准确地辐射到整个液位容器。
石油化工罐体自动化计量中常用的液位测量方案
石油化工罐体自动化计量中常用的液位测量方案随着石油化工工艺技术和仪器设备的发展，罐体自动化计量已经成为石油化工行业的一项重要的现代化技术，而液位测量则是罐体计量的核心技术之一。
在液位测量中，为了保证高精度、高可靠性、低成本以及长期稳定性等特点，石油化工行业采用多种液位计量技术，本文将介绍其中最常用的几种液位测量方案。
磁浮液位计磁浮液位计是一种基于磁性物理原理的液位测量仪器，主要应用于石化化工行业中聚合物、油品、酸碱等液体储罐的液位测量。
磁浮液位计的工作原理是：通过电磁铁或永磁体控制浮子在导轨内上下运动，浮子的位置代表着罐内液位的高度，然后通过功率输出或模拟信号输出形式，将测量结果传输给控制系统或数据采集系统。
磁浮液位计具有高精度、高可靠性、高稳定性等优点，但是其价格较为昂贵，对于中小型石化企业不太适用。
压力式液位计压力式液位计是一种基于静力学原理的液位测量仪器，主要应用于容易产生静液压或静水压力的液位测量，例如石盐池、蒸馏塔等高液位量程的罐体液位测量。
压力式液位计的基本原理是：测量液位所产生的压力与测量介质的密度成正比，利用介质压力变化的大小，反推出液位高度。
压力式液位计的优点是测量范围较广，可以用于高液位量程测量。
但是对液体色度和密度均有一定的要求，并且其使用中容易受外界因素的影响。
超声波液位计超声波液位计是一种基于物理声学原理的液位测量仪器，主要应用于各类液体和固体测量。
超声波液位计的工作原理是：通过探头向液体发射超声波，并通过测量其发射和接收时间之差，从而计算出液位的高度。
超声波液位计具有响应速度快、精度高、使用和维护方便等优点，已经应用于多种石油化工罐体液位计量控制系统中。
热导液位计热导液位计是一种基于热学原理的液位测量仪器，主要应用于固体和粘稠液体的测量，例如陶瓷原料、胶体、沥青等。
热导液位计的工作原理是：将一定功率的热量加到传感器上，液面的热导率与浸液的深度成反比，从而可以准确测量液位高度。
基于单片机的超声波液位测量系统的设计
基于单片机的超声波液位测量系统的设计1 绪论1.1 课题背景及研究意义液位测量广泛应用于石油、化工、气象等部门，实现无接触、智能化测量是当前液位测量的发展方向。
随着工业、建筑业、农业、军事等领域的不断发展，计算机、微电子、传感器等高新技术的应用与研究，传统的液位测量方法在很多场合已无法满足人们的需求，由此很多先进的测量工具应运而生。
按照应用习惯将这些测量工具分为接触式和非接触式两大类。
接触式液位测量主要有：人工检尺法、浮子测量装置、伺服式液位计、电容式液位计和磁致伸缩式液位计等。
它们共同的特点是感应元件与被测液体接触，因此存在一定的磨损且容易被液体粘住或腐蚀。
非接触式液位测量出现了微波雷达液位计、射线液位计、激光液位计及超声波液位计等。
它们共同的特点是感应元件与被测液体不接触，测量仪器不受被测介质的影响，这就大大解决了在粉尘多情况下，给人类引起的身体接触伤害，腐蚀性质的液体对测量仪器的腐蚀，触点接触不良造成的误测情况。
但前几种方法由于技术难度大，成本高，一般用于军事工业，而超声波液位计由于其技术难度相对较低，且成本低廉，适用于民用推广。
1.2 液位计的现状1.2.1 接触型液位仪表接触型液位仪表主要有人工检尺法、浮子测量装置、伺服式液位计、电容式液位计以及磁致伸缩式液位计。
（1）人工检尺法：利用浸入式刻度钢尺测量液位，取样测量液体温度和密度，通过计算得到液体的体积和重量，这是迄今为止依然在全世界范围内广泛使用的液位测量方法，也可以把它用作现场检验其他测量仪表的参考手段。
该方法分为实高测量和空高测量两种。
人工检尺法一般精度为±2mm，通常至少测量两次，两次结果相差不得超过±lmm。
人工检尺法具有测量简单、直观、成本低等优点，但需要检测人员动手测量，不适合恶劣环境下的操作。
另外，需要较长的测量时间，难以实现在线实时测量，即实时性较差且需手工处理数据，不利于数据的计算机管理。
（2）浮子测量装置：浮子式测量装置采用大而重的浮子作为液位测量元件，驱动编码盘或编码带等显示装置，或连接电子变送器以便远距离传输测量信号。
超声波液位计原理
超声波液位计原理介绍超声波液位计是一种广泛应用于工业控制领域的仪器，用于测量液体或固体物体的高度或液位。
它利用超声波在空气和液体之间的传播速度差异，通过测量超声波的往返时间来计算出液体或固体物体的距离或液位。
工作原理超声波液位计的工作原理基于超声波的发送和接收，以及超声波在介质中的传播速度。
1.发送超声波：超声波液位计中的传感器会发送一束超声波信号。
这个超声波信号的频率通常在20kHz到200kHz之间，一般为40kHz。
这个频率的超声波在空气中能够传播很远，并且不会对人体产生伤害。
2.超声波的传播：一旦超声波信号被发送出去，它会以声速传播到液体表面，并经过液体之后继续传播到目标物体的表面或者反射回来。
在液体中超声波速度的传播速度通常是在1500 m/s 至 3400 m/s 之间，这个值可以根据液体的种类和温度而有所变化。
3.接收超声波：当超声波信号到达目标物体的表面后，它将会被反射回来。
超声波液位计中的传感器会接收到这个反射回来的超声波信号。
4.计算液位：通过测量超声波的往返时间，可以得到超声波在空气中传播的时间和在液体中传播的时间。
根据超声波在液体中的传播速度和往返时间，可以计算出液体的高度或者液位。
公式如下所示：液体高度 = (超声波往返时间 × 传播速度) / 2优点超声波液位计具有以下几个优点：1.非接触式测量：超声波液位计的传感器与液体之间不需要直接接触，因此可以避免传感器的损坏和液体的污染。
2.高精度测量：超声波液位计的传感器可以提供高精度的液位测量结果，通常在毫米或厘米级别。
3.可靠性强：超声波测量不受液体的颜色、透明度和波动等因素的影响，因此可以适用于不同类型的液体。
4.安装简便：超声波液位计可以通过固定在容器或管道的外壁上进行安装，不需要涉及复杂的安装步骤。
5.应用范围广：超声波液位计可以广泛应用于各种工业领域，例如化工、制药、食品等。
适用场景超声波液位计适用于以下场景：1.液体或固体物体高度测量：例如储罐、槽和容器等。
超声波液位计原理及使用方法
超声波液位计原理及使用方法
超声波液位计的工作原理是通过一个可以发射能量波（一般为脉冲信号）的装置发射能量波，能量波遇到障碍物反射，由一个接收装置接收反射信号。
根据测量能量波运动过程的时间差来确定液（物）位变化情况。
由电子装置对微波信号进行处理，终转化成与液位相关的电信号。
通过专用软件加以处理，分析发射超声波和回波的时间差，结合超声波的传播速度，可以计算出超声波传播的路程，进而可以反映出液位的情况。
超声波液位计使用方法如下：
超声波液位计由传感器（探头）和变送器组成。
传感器受电激励后向被测介质发出一个超声波脉冲，该脉冲穿过空气到达介质表面后被反射回来，部分反射的回波被同一传感器（此时作为接收器）接收，并转换成电信号。
变送器的电子检测系统检测到该信号后，将其转变为液位信号进行显示。
同时将液位信号转变为4~20mA电流信号传送给上位机（PLC）参与过程控制。
由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，使得在传感器较近的小段区域内反射波与发射波重迭，传感器无法识别，不能测量其距离值。
这个区域称为测量盲区。
盲区的大小与超声波液位计的型号有关。
最大的测量范围取决于空气对超声波的衰减以及脉冲从介质表面反射的强度。
生活中超声波传感器的应用
生活中超声波传感器的应用
超声波传感器在生活中有多种应用，包括但不限于以下几个方面：
1. 测距应用：超声波传感器可以用于测量距离，例如智能手机中的距离传感器，可以感知用户的接近距离，以便自动调节屏幕亮度或关闭触摸屏。
2. 防撞和避障应用：超声波传感器广泛应用于机器人、无人机和车辆等设备中，以检测周围障碍物，避免碰撞或撞击。
例如，汽车的倒车雷达系统就是通过超声波传感器来检测周围障碍物的距离和位置。
3. 游戏和体感控制应用：超声波传感器可以用于游戏控制，例如在虚拟现实游戏中模拟真实的物体交互。
另外，超声波传感器还可以用于体感控制设备，例如体育游戏中模拟打击动作。
4. 水位和液位检测应用：超声波传感器可以用于检测水位或液位，例如在水箱、桶或容器中检测水位，以便进行自动供水或监测流量。
5. 声音和声波测量应用：超声波传感器可以用于测量声音和声波参数，例如在音频设备中用于频率分析或声场测量，以便进行音频优化和调整。
6. 医疗应用：超声波传感器在医疗领域中有广泛的应用，例如超声波检测和成像技术，用于检测和诊断疾病，如超声波产前
检查、心脏超声波等。
总之，超声波传感器在生活中具有广泛的应用领域，包括测距、避障、游戏控制、水位检测、声音测量以及医疗诊断等。
2024年超声波物位计市场前景分析
2024年超声波物位计市场前景分析概述超声波物位计是一种利用超声波技术进行物位测量的仪器。
它广泛应用于工业领域，用于测量液体、粉末和固体物体的物位。
超声波物位计具有高精度、远程测量、无污染等优点，因此在工业自动化控制系统中得到广泛应用。
本文将对超声波物位计市场的前景进行分析。
市场概况目前，全球超声波物位计市场呈现稳步增长的趋势。
超声波物位计作为一种先进的测量设备，被广泛应用于化工、石化、食品饮料、能源等行业。
随着工业自动化水平的提高和对生产效率的要求，超声波物位计市场将持续增长。
市场驱动因素超声波物位计市场的增长受到以下因素的驱动：1.工业自动化的发展：随着工业自动化水平的提高，对精准和远程物位测量的需求不断增加，超声波物位计作为高精度的传感器得到了广泛应用。
2.节能减排需求：超声波物位计可以准确测量液体和固体物体的高度，帮助企业优化生产流程，减少能源消耗和废料排放，符合节能减排的需求。
3.食品安全要求：在食品饮料行业，超声波物位计用于测量储罐中的液位，确保食品生产过程的安全和卫生。
市场挑战虽然超声波物位计市场前景广阔，但仍面临一些挑战：1.价格竞争：超声波物位计市场竞争激烈，不同厂商的价格差异较大，价格压力对市场份额的争夺产生影响。
2.技术创新：随着科技的不断进步，新的物位测量技术不断涌现，超声波物位计需要保持技术创新，提高产品性能和功能。
3.应用局限：尽管超声波物位计在许多行业得到广泛应用，但在一些特殊环境下，如高温、高压和腐蚀性介质等条件下，超声波物位计的应用受到一定的限制。
市场前景与展望超声波物位计作为一种广泛应用于工业领域的物位测量设备，具有较高的市场前景。
随着工业自动化的发展和对生产效率的要求，超声波物位计市场将继续增长。
同时，随着技术创新的推动，超声波物位计将不断提高产品性能和功能，进一步拓展应用领域。
尽管市场面临一些挑战，但超声波物位计仍然有着巨大发展潜力。
结论综上所述，超声波物位计市场呈现出稳步增长的趋势。
液面高度检测系统及液面高度检测方法
液面高度检测系统及液面高度检测方法液体是生产和工业中广泛使用的物质，在许多应用中准确测量液面高度是至关重要的。
液体的高度测量可以提供关键的信息，用于监控和控制流程，确保生产过程的顺利进行。
本文将介绍液面高度检测系统的原理和常用的液面高度检测方法。
一、液面高度检测系统的原理液面高度检测系统用于测量液体表面距离容器顶部或底部的距离。
它由传感器、信号处理器和显示器组成。
1. 传感器：传感器是液位测量的关键组件。
常见的液位传感器包括浮子式传感器、超声波传感器和薄膜传感器。
- 浮子式传感器：浮子式传感器通过浮子的上升和下降来测量液位的变化。
当液面上升时，浮子上升；当液面下降时，浮子下降。
通过测量浮子的位置，可以确定液面的高度。
- 超声波传感器：超声波传感器利用超声波的传播时间来测量液位的高度。
传感器发射超声波脉冲，当脉冲被液体反射回传感器时，可以根据时间计算液面的距离。
- 薄膜传感器：薄膜传感器通过薄膜的变形来测量液位的变化。
当液面上升时，薄膜上的应变也随之改变，通过检测应变的变化可以确定液面的高度。
2. 信号处理器：传感器将测量到的信号传送给信号处理器进行处理。
信号处理器负责将传感器信号转换为液位高度，并校正任何传感器误差。
3. 显示器：经过信号处理后，液位高度被显示在液晶屏或其他显示设备上。
操作人员可以通过显示器实时监测液体的高度。
二、常用的液面高度检测方法1. 直接测量法：直接测量法是最常用的液面高度检测方法之一。
它通过接触式传感器直接测量液面的高度。
- 浮子式传感器：浮子式传感器通过浮子的浮力来确定液面的高度。
当液面上升时，浮子上升；当液面下降时，浮子下降。
通过测量浮子的位置即可确定液面的高度。
- 光电传感器：光电传感器使用光电原理来测量液面的高度。
传感器发送光信号，当光信号被液体阻挡时，可以通过检测到的光强度变化来确定液面的位置。
2. 非接触测量法：非接触测量法是一种不需要接触液体的液面高度检测方法，它主要通过声波或电磁波来进行测量。
2 超声波液面测量法原理
2 超声波液面测量法原理超声波液面测量法原理超声波液面测量法是一种常用的非接触式液位检测方法。
其原理是利用超声波在液体和气体介质中的传播速度不同，通过发送和接收超声波信号，测量液位高度。
1. 超声波的传播特性超声波是指频率高于人耳能听到的20 kHz的机械振动波。
在空气中，它的传播速度约为340 m/s，在水中则为约1480 m/s。
这种速度差异使得超声波在不同介质中传播时会发生折射、反射、散射等现象。
2. 超声波液位检测系统组成超声波液位检测系统主要由发射器、接收器、处理器和显示器等部分组成。
其中发射器和接收器通常被安装在容器顶部，用于发送和接收超声波信号；处理器用于计算并输出液位数据；显示器则显示实时的液位高度。
3. 超声波液位检测原理当发射器发送一个脉冲型超声信号后，它会在空气与液体表面之间来回反弹。
接收器接收到这个信号后，会测量它的时间差，即超声波从发射器到液面的时间和从液面反弹回来到接收器的时间。
由于超声波在空气中传播速度相对较快，因此发射器和接收器之间的距离可以忽略不计。
根据超声波在液体中传播速度和时间差，可以计算出液位高度。
具体而言，设超声波从发射器到液面的时间为t1，从液面反弹回来到接收器的时间为t2，则液位高度h可表示为：h = (t2-t1)×v/2其中v为超声波在液体中传播速度。
4. 超声波液位检测方法优缺点超声波液位检测方法具有以下优点：（1）非接触式测量，不会污染或损坏被测物体；（2）精度高、稳定性好、可靠性高；（3）适用范围广，可用于各种介质的液位检测。
但也存在以下缺点：（1）受温度、压力等因素影响较大；（2）对于高粘度或多相流介质不太适用；（3）需要保证液体表面平整，否则会影响测量精度。
5. 超声波液位检测应用领域超声波液位检测方法广泛应用于石油化工、食品饮料、医药等行业的液体储罐、反应釜、管道等设备中。
它可以实现对液位高度的实时监测和控制，保障生产安全和质量。
超声波液位测量及显示系统
&
显示"便于监控$
一设计原理
' 一( 液位测量原理
超声波 发 射 器 向 某 一 方 向 发 射 超 声
波"在发射的同时开始计时"超声波在空气
中传播"途中碰到障碍物就立即返回来"超
声波接收 器 收 到 发 射 波 就 立 即 停 止 计 时$
假设超声波在空气中的传播速度为 X"根据 图 $ 液位检测原理图
图 ( 超生波液灌水位检测系统界面图
图 3 实物调试图 利用本测量系统测量了一些液位"测试样本为 9% 个"测试 中超声波测量与实际测量相对误差范围在 $&%` G(&%`之间" 可以说明该测量系统比较精确$ 三总结与分析 %$& 本设计利用超声波方向性强#能量易于集中#能在各种 不同媒质中传播"且可传播足够远的距离的特点$ 由于是超声 波测量"避免了电子测量的电干扰起火等问题"并且能达到足 够的精确度"最大测距可达 $9 米$ %)& 本产品做工简单"主要器材就是超声波 传 感 器 和 计 算 机"工程量小"造价低廉"适合批量生产$ %(&本产品易于操作和设置"用户界面简单明了$ 通过上 位机显示"实时显示"显示直观方便"便于监控"本设计主要用 于监控水塔的深度和油罐车液位"扩展后可应用于油箱#输油 管等测量液位的领域$ 参考文献 $$% 曹建海"路长厚"韩旭东&基于单片机的超声波液位测 量系统$ V% &仪表技术与传感器")%%3"'$( )('23%& $)% 乔瑞萍&IW\]#L: a[YLXSYP[-SJYWNO/,WT6Y[bYW==/-b 7WcSLW>PW-c Hd- 电子工业出版社")%%B&0)012B1& 作者简介田文秀'$'B)2( "男"湖北蕲春人"硕士"讲师"湖 北大学知行学院大学物理主讲教师#
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
过测量发射波与一次回波的时间差
t , 乘以声速
c, 即为换能器到液面距离的两倍 , 故换能器 到罐 底的距离 S 一定要准确。 2) 在不同的介质( 如甲醇气、 醋酸气等 ) 、 不同 的温度下 , 超声波的声速也不同。故最好选择带有 温度补偿的超声波液位测量系统 , 并在安装调试时 能输入对应介质的经验声速 , 或进行实际调校计算 出声速。 3) 不同的传输介质对超声波的吸收率不同, 若 传输介质对超声波的吸收率太高 , 可选用量程大一 级的换能器, 以保证全量程测量。 4) 超声波换能器的发射面系采用有机塑料( 如 Teflon, Kynar, Tefzel) 或金属 ( 如铝 ) 封装 , 有机塑料 对酸、 碱介质有很好的耐腐蚀性 , 而对于某些有机 溶剂反而不耐腐蚀。故在选型时一定要清楚传输 介质对换能器的腐蚀裕度。 5) 安装换能器一定要垂直对准液面 , 安装位置 应避开加料口, 离开罐壁要有一定距离, 以防波束 打到除液面以外的其他目标上, 造成超声干扰太大 或检测出虚假液位。 6) 超声波换能器在发射波时, 其波束都是圆锥 状的, 角 度一般 为 6 ~ 15 。因此 , 当需 要保护 套 ( 或安装套) 时 , 其内径应比换能器发射面外径足够 大; 或者保护套 ( 或 安装套 ) 应 不高于换能器 发射 面, 以防波束打在套管壁上产生超声干扰, 甚至无 法正常检测出实际液位。 7) 换能器到控制显示电子单元之间的连接一 般用同轴电缆 , 且不应超过厂家规定的长度。同轴 电缆敷设在起屏蔽作用的钢质电缆槽或穿线管内。 电缆槽之间、 穿线管之间或电缆槽与穿线管之间都 必须接触良好并严格统一接地, 以减少传输过程中 的电气干扰。
1 改用超声波液位测量系统的原因 原我厂储罐区液位是用吹气 ( 纯氮 ) 法来进行 测量 , 单板机集中监测。因建设乙烯项目, 原单板 机所在控制室及所属生产装置拆除 , 若仍采用吹气 法, 就必须重新敷设氮气管线 , 施工难度大, 费用也 高。另一方面, 在十几年前吹气法液位测量技术还 属先进, 基本能满足测量要求。但随着科学技术的 不断发展, 液位测量技术不断提高, 吹气法测量精 度低、 维修量大等缺点日益显著。而且目前纯氮按 平价为 0 6664 元 / m , 而需耗 35m / h, 一年需花在 吹气法测液位上的氮气费用约为 20 万元。故重新 沿用吹气法既不经济、 也不科学。 常见的液位测量方法是利用静压差原理 , 即可 选用单法兰差压变送器作为液位测量一次表。但 此法在实际中仍存在困难 : 1) 我厂罐区用来储存原料、 中间产品及最终出 售产品 , 任何时候储罐内都会有一定物料 , 即使大 检修时也不例外。而若用单法兰差压变送器 , 就必 安装方式如下图 , 实现其自清洁的功能, 避免小颗 粒在检测器中的积累。
参
1 王卫东 计
8) 在安装中必须注意检测器上标明的介质流 动方向, 按其箭头所示施工, 切勿反装。 9) 安装仪表的管道中必须保证充满介质, 即做 到满灌。 10) 当管线进行吹扫、 清洗时 , 所有的质量流量 计必须从管线中拆下 , 用管代替之。待清扫工作结
考
文
献
M icro Mot ion 质量 流量
图1
超声波液位测量系统的配置
2) 换能器通过同轴电缆接到罐场监测室内的 10 点控制显示电子单元 , 经过适当编程, 显示相应 储罐内物料的体积( m 3) 数, 方便了罐区操作工的工 作。 3) 通过两芯屏敝电缆, 用数据通讯方式进行远 程通讯 , 把信号送到模拟输出单元, 再把模拟信号 送到调度室的 30 点记录仪, 实时记录、 显示 , 以供 生产科协调、 考核各生产车间之用。 我厂超声波液位系统 1996 年投用 1 套 10 点 , 1997 年增至 4 套 40 点 , 在不中断工艺 生产, 不排 空、 倒空储罐物料的条件下, 经安装、 调试、 投运后 , 一直能稳定精确测量 , 基本上做到了免维护 , 达到 了预期效果。因此这是一个液位测量技术改造的 成功例子。 3 应用注意事项 针对安装调试过程中遇到的问题, 总结了几点 超声波液位系统在实际应用中应注意的事项。 1) 超声波液位计的原理是: L = S - c t / 2, 通
收稿日期 : 1998 10 16 1992 年毕业于 北京服装学院自 控系 , 分配
MILLTRONICS 公司超声波液位测量系统。
作者简介 : 周淑云
到北京有机化工厂 , 现为仪表科主任工程师。
束时再重新安装到位。 总之 , 质量流量计是一种新型仪表, 具有其他 流量计所无可比拟的优点。在各种大、 中型工厂中 正在被大量地应用。选型合理、 口径计算正确是其 选用的前提。但如果安装不正确 , 使贵重的仪表得 不到很好地应用, 不仅会给生产控制带来困难 , 而 且浪费了购买流量 计的资金, 不能发挥它的 优越 性, 还会使人对仪表本身性能产生误解, 给质量流 量计的应用和推广 带来阻碍。为 此, 在工程 应用 中, 正确地 安装是我们决不可 忽视的一大重 要环 节。
3 3
须在罐壁下侧开孔、 配保温伴管、 动火等, 因此不能 满足施工条件。 2) 罐区物料有醋酸、 盐酸等高腐蚀性物料 , 对 变送器的材质要求很高 , 变送器的价格也较贵。 3) 因物料很难倒空, 对于以后计量工作中周检 计划的执行带来困难。 2 超声波液位测量系统的配置及其优点 经过多方面 的咨询、 调研、 讨论, 我们采用 了 超声波液位测量系统的配置如图 1 所示。 超声波液位测量系统的优点如下 : 1) 把超声波换能器 安装在罐顶的 人孔盖上。 因储罐为常压, 可以把人孔盖御下来 , 在车间内按 需要开孔、 安装换能器, 再回装入孔盖 , 克服了在现
一种新 型直接 质量流 量计
炼油化工自动化 , 1990, 1: 27~ 34
70
石油化工自动化
1999 年
场不能动火的困难。通常超声波换能器为氟塑料 ( 还有更高材质 ) 封装 , 有很强的抗腐蚀性。而且在 发射超声波时, 换能器表面弹跳抖动, 使物料蒸气 ( 如酸雾) 、 粉尘等不会积聚在换能器表面 , 因而使 其在苛刻环境中也能可靠工作。
( 上接第 21 页 ) x N, 1 x 1, 3 x N, 3
2 2 1
塔底产品苯摩尔分数 ; 塔顶产品乙苯摩尔分数 ; 塔底产品乙苯摩尔分数;
Chem. Eng. Progress. 1988, 84( 10) : 51
59
2 Bailey J K , Hrymak A N, Treiber S S, Hawkins R B. Nonliner opt imiza tion of a hydrocracker fract ionnat ion plant. Compt ers Chem. Engng. 1993, 17( 2) : 123 138
上角标 i 精馏塔序号 ; 下角标 i, N
1
3 Funk G L, Kania C C, Terhune R D. Why risk partial optimization. Hy drocarbon Processing. 1984, 63( 11) : 101 4 邵之江 , 张余岳 , 钱 积新 104
面 向方程 联立求 解的精 馏塔模 拟与
塔板序号。
参 考 文 献
优化一体化算法 化工学报 , 1997, 48( 1) : 46~ 51 5 蒋慰孙 过程与控制 北京 : 化学工业出版社 , 1992, 317~ 326
Darby M L, Whit e D C. On_l ine optimization of complex process units.
石 仪器仪表与应用
油
化
工
自
动
化 , 1999, 3: 69
AUTOMATION IN PETRO CHEM ICAL 周淑云 ( 北京有机化工厂 , 100022)
摘要 : 介绍了罐区液位测量由吹气法改为超声波液位测量的原因以及超声波液位测量系统的配置、 优点及实际应用注意事 项。 关键词 : 罐区液位测量 超声波液位测量 换能器