超声波传感器 及液位检测

• 控制流程：
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• 3.声波的衰减 • 通过同种介质时，超声波随着传播速度的 增加，其强度因介质吸收能量而衰减。 • 介质的吸收程度与介质密度和频率有关。由于 气体密度很小，超声波在气体中的衰减很快， 当频率较高时衰减很快。因此，超声波仪器主 要用于气体和液体中。
三、超声波探测用耦合剂
• 超声波探头与被测物体接触时，探头与被 测物体表面间存在一层空气薄层，空气将引起 3个界面间强烈的杂乱反射波，造成干扰，并 造成很大的衰减。为此，必须将接触面之间的 空气排挤掉，使超声波能顺利地入射到被测介 质中。在工业中，经常使用一种称为耦合剂的 液体物质，使之充满在接触层中，起到传递超 声波的作用。常用的耦合剂有自来水、机油、 甘油、水玻璃、胶水、化学糨糊等。
高压密闭容器的液位检测
任务提出
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在工业生产中，经常 会使用各种密闭容起来存 储高温、有毒、易挥发、 易燃、易爆、强腐蚀性等 液体介质，对这些容器的 液位检测必须使用非接触 式测量，一般采用超声波 液位传感器。
采用超声波液位计测量时将超声波 探头安装于被测容器外壁底部，无需 开孔，安装容易，不影响现场生产， 测量结果稳定、可靠、可实现对密闭 容器内液体介质液位的精确测量。
• 2.介质粘度 • 动力黏度﹤10mPa· s时正常测量。 10mPa· s﹤动力黏度﹤30mPa· s时可能会 使仪表量程减少。动力黏度﹥30mPa· s时 不能测量。 • 注：随温度升高黏度降低，大部份黏 度的液体受温度影响更为明显，所有在 测量有黏度的液体时要注意液体温度影 响。
• 3.被侧容器 • （1）材质 • 安装测量探头处的容器壁要求能够良好的 传递信号的硬质材料制成。例如：碳钢、不锈 钢、各种硬金属、玻璃钢、硬质塑料、陶瓷、 玻璃、硬橡胶等材料或其复合材料。安装测量 探头处的容器壁若为多层材料，则层间应紧密 接触，无气泡或气体夹层，该处容器壁的内外 表面应平整。例如：硫化硬橡胶层、不锈钢衬 层、钛衬层等。
一、超声波传感器的外形结构和特性
• （一）超声波传感器的外形
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（二）超声波传感器的特性 特点： 超声波传感器具有小角度、小盲 区、测量准确、无接触、防水、防腐 蚀、低成本等优点。可应用于液位、 物位检测，可保证在液面有泡沫豁达 的晃动、不易检测到回波的情况下有 稳定的输出。
二、超声波的特性
• ④远离罐顶进液口下方位置，以避免进液冲击 使液面剧烈波动影响测量； • ⑤高于出液口或排污口，以避免罐底长期沉积 污物对测量产生影响，如不满足条件，则应有 措施保证定期清除罐底污物； • ⑥液位测量探头用磁性或焊/粘接固定方式安装 时，容器壁上的安装表面尺寸应不小于Φ80mm 的圆面，表面粗糙度应达到1.6，倾斜度应小于 3°（旁通管除外）。
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（2）壁厚 被测容器壁厚为2~70mm。 （3）罐型 被测容器的罐型为球罐、卧罐、立式罐 等。
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（二）、安装要求
探头安装要求
①对于铁质容器，可以给探头工作端面上涂硅脂并用磁 性吸盘将其直接贴在容器底部即可；若容器外壳是玻璃 等其它材料，可以用胶将探头粘贴固定或用支架固定于 容器底部，探头指向必须与所测距离在同一直线上； ②探头正上方无盘管等遮挡物； ③远离罐底进液口，以避免进夜剧烈流动对测量产生影 响；
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ห้องสมุดไป่ตู้
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（三）、工作原理 在液罐下方安装超声波发射器和接收器。 超声波传感器发射出的超声波在液面被反射 ，经时间t后，探头接收到从液面反射回的回 音脉冲，这样探头到液面的距离L由下式可得 L=1/2 ct 式中，c为超声波在被测介质中的传播速度 ；t为从发出超声波到接收超声波的时间。
实际电路
相关知识
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超声波是一种机械波，它方向性好， 穿透力强，遇到杂质或分界面会产生显 著的反射。利用这些物理性质，可把一 些非电量转换成声学参数，通过压电元 件转换电量。超声波传感器就是利用超 声波的特性，将非电量转换为电量的测 量装置。超声波传感器又称为超声波换 能器或超声波探头。
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超声检测是一种无损检测。在工业中 广泛用于金属构件、混凝土制品、陶瓷 制品的探伤及厚度检测，此外在物位、 野味、流量、流速、防盗报警以及生活 中的其他许多领域，超声波的应用也越 来越广泛。
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（一）、声波 它是一种机械波，由于发声体的机械振 动，引起周围弹性介质中质点的振动，并由 近及远的传播。 人耳能听到的声波频率在20~20000Hz 范围内。频率超过20kz称为超声波，低于 20Hz称为次声波。检测中常用的超声波频 率范围为几千赫到几十兆赫。
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（二）、超声波的传播特性 1.传播速度 超波超声波的传播速度与波长及频率成 正比。及声速为 U=λ f 式中，λ 为超声波 的波长;f为超声波的频率。 2.反射与折射 通过两种不同的介质时，超声波产生反 射和折射现象。但当它由气体传播到液体或 固体中，或由固体、液体传播到气体中时， 由于介质密度相差太大而几乎全部发声反射 。
任务实施
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一、合理选择超声波传感器的类型
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根据密闭罐的检测要求，结合超声 波传感器相关知识，选用超声波液位 传感器进行检测。
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二、正确使用超声波液位传感器 （一）超声波液位传感器的应用条件 1.介质纯净度 ①液体中不能充满密集气泡。 ②液体中不能悬浮大量固体，如结晶物。 ③容器底部不能沉积大量泥沙及沉淀物。