防爆超聲波液位計的結構和工作原理

　　防爆超聲波液位計主要由壓電芯片組成，它既能發射超聲波，又能接收超聲波。用于檢測的低功率超聲波探頭。它有許多不同的結構，如直接探頭(縱波)，斜探頭(橫波)，表面波探頭(表面波)，蘭姆波探頭(蘭姆波)，雙探頭(一個探頭發射，一個探頭接收)等。

　　防爆超聲波液位計的核心是塑料或金屬外殼中的壓電芯片。構成芯片的材料有很多種。芯片的尺寸，如直徑和厚度也有所不同，因此每個傳感器的性能也有所不同

　　防爆超聲波液位計安裝在容器的上部，探頭由電子單元控制，將一束超聲波脈沖發送到被測介質。聲波被介質表面反射，反射回來的部分回波被探頭接收并轉換成電信號(如4-20ma信號)。從聲波發射到聲波反射被接收，時間與探頭與被測介質之間的距離成正比。電子單元檢測時間并根據已知聲速計算測量距離。超聲波在液體、固體衰減很小,因此滲透能力強,特別是在不透明的固體,超聲波可以穿透幾十米的長度,碰到雜質或接口將會有一個顯著的反射,超聲波液位計是利用它的這一原則和工作。因為溫度對聲速有影響，所以儀器要測量溫度來修正聲速，這就是人們常說的溫度補償。

　　根據使用環境的不同，超聲波液位計可分為普通超聲波液位計和防爆超聲波液位計。普通超聲液位計換能器為PC材料，可用于大多數非強衰減環境的測量。防腐超聲波液位計傳感器是由聚四氟乙烯(PTFE)制成，可用于工業現場強腐蝕性環境的測量，如硫酸、鹽酸等。

　　根據結構不同，超聲波液位計可分為兩種類型:一種類型和一種類型。一體化超聲波液位計是將儀表頭和傳感器作為一個整體，這種一體化超聲波液位計防護等級高，抗干擾能力強，能適應大多數工業環境。分體式超聲波液位計是儀表頭和傳感器分別安裝，儀表頭和傳感器用導線連接。分體式超聲波液位計適用于維護、調試不方便等復雜環境，儀表頭上的總線通訊和開關輸出功能可用于傳輸和遠距離傳輸控制。

　　防爆超聲波液位計單機試驗

　　根據GB 50093-2013《自動儀表工程施工與質量驗收規范》12.2.11的要求，安裝后可直接模擬罐液位計和材料表面計進行校準。

　　在安裝之前，我們不需要修改它，坦白地說，我們想不出任何好的方法來修改它。但是，在安裝之前，我們可以給它通電并進行測試。順便說一下，我們可以使用Hart475手動操作符來規劃它的范圍、位數、單位、顯示等參數。這樣做的目的是為了減少測試后環的工作量，并檢查手表在運輸過程中是否被亂流損壞。

　　在施工初期，條件比較苛刻。一般采用24VDC亮緯電源對儀器進行單次測試。所以沒有電阻儀器電路布線,所以必須是250Ω串聯電阻電路中,使用可調電阻箱供給阻力,否則你不會和儀器通信(連接方法詳細的下面)。指出線路:

　　防爆超聲波液位計一般有兩線制和四線制兩種連接方式。左圖為兩線制接線方式:接線端子1接負極，接線端子2接正極。右圖為四線連接方式:1號接線端子接電源線正極，2號接線端子接電源正極，5號接線端子接正極，6號接線端子接負極。

　　溫度對聲速有影響。事實上，聲速不僅受溫度的影響，還與密度、濕度、壓力、噪聲、空氣中的懸浮物等因素有關。因此，在實際應用中，測溫補償方法仍有許多不足之處，在測溫過程中也會出現一些誤差。因此，溫度補償方法僅適用于一般應用，不能滿足高精度測量。正因為如此，在石油化工行業中，超聲波液位計通常用于不需要高精度測量液位的開式容器或罐等設備中。

　　防爆超聲波液位計校準:

　　超聲波在空氣中的傳播速度為340米/秒。如果可以測量超聲波在空氣中的時間，就可以計算出超聲波在空氣中的傳播距離。超聲波液位測量是通過測量超聲波傳播的時間間隔來測量聲波傳播的距離。

　　具體方法:見上圖。超聲波探頭安裝在被測容器的頂部，向液體表面發射一束超聲波。聲波被液體表面反射并被探測器接收。

　　通過控制器測量的傳播時間t，可以根據聲速v=340m/s計算出液位到探頭的空間距離L。探頭與容器底部的距離為H，容器內液位為H。

　　式中:h=h-L，其中L=v×t/2

　　由于溫度對聲速有影響，所以有必要測量空氣溫度來修正聲速。

　　修正公式為:v=331.46×T(℃)

　　B是盲區。盲區是指超聲探頭向下一小段距離，稱為超聲液位計盲區。在這么短的距離內是不可能探測到反射波的，因為超聲波電平計在發射超聲波脈沖的同時不能探測到反射回波。此外，由于超聲波脈沖具有一定的時寬，且傳感器在超聲波發射后存在殘余振動，超聲波電平計在此期間無法檢測到反射回波。在液位測量中，如果測量到的液位進入盲區，超聲波液位儀就不能正確地檢測出液位的實際高度，造成誤差。當遇到類似情況時，液位計可以根據需要安裝在高液位上，也可以安裝在低液位上。

　　因此，防爆超聲波液位計的量程為:0~(h-b)