超聲波物(wù)位計也(yě)稱超聲波液位計，超聲波水(shuǐ)位計，超聲波料位計。是一種優良的(de)非接觸的(de)界面測量設備。适合石油、化(huà)工、自來(lái)水(shuǐ)、污水(shuǐ)處理(lǐ)、水(shuǐ)利水(shuǐ)文、鋼鐵、煤礦、電力、交通(tōng)以及食品加工等行業。它安裝，操作簡便，适用(yòng)性廣，價格低廉。是一種物(wù)美(měi)價廉的(de)物(wù)位物(wù)位、液位測量設備。
超聲波物(wù)位計的(de)原理(lǐ)：超聲波物(wù)位計安裝于容器上部，在電子單元的(de)控制下(xià)，探頭向被測物(wù)體發射一束超聲波脈沖。聲波被物(wù)體表面反射，部分(fēn)反射回波由探頭接收并轉換爲電信号。從超聲波發射到被重新被接收，其時(shí)間與探頭至被測物(wù)體的(de)距離成正比。電子單元檢測該時(shí)間，并根據已知的(de)聲速計算(suàn)出被測距離。用(yòng)探頭到罐底的(de)距離－探頭到液位的(de)距離= 實際液位或者物(wù)位高(gāo)度。把液位高(gāo)度轉換成4~20mA電流信号、1~5V電壓信号輸出。或者通(tōng)過485通(tōng)信，H a r t通(tōng)信，G P R S通(tōng)信傳輸到控制中心。由于溫度對(duì)聲速具有較大(dà)的(de)影(yǐng)響，所以儀表應測量環境溫度，已修正聲速。超聲物(wù)位計的(de)測量原理(lǐ)見圖（1）
二．超聲波物(wù)位計運用(yòng)的(de)系統框圖： 見圖（2）
 在系統運用(yòng)中，由超聲波物(wù)位計測量液位的(de)高(gāo)度并轉換成标準信号送到控制中心。控制中心檢測到儀表送來(lái)的(de)液位信息，并根據液位的(de)高(gāo)度和(hé)實際需要來(lái)對(duì)加料或者減料進行控制。
三．超聲物(wù)位計的(de)主要的(de)幾個(gè)技術指标
1、量程和(hé)盲區(qū)：量程和(hé)盲區(qū)是反映超聲物(wù)位計的(de)兩個(gè)重要的(de)指标。
 量程代表的(de)是這(zhè)個(gè)物(wù)位計能測量的(de)最大(dà)範圍。反映的(de)是換能器的(de)靈敏度。也(yě)就是說，量程越大(dà)，靈敏度越高(gāo)。大(dà)部分(fēn)廠家标稱的(de)量程都是針對(duì)平整液面來(lái)說的(de)，也(yě)就是說實際測量的(de)時(shí)候，液位波動，表面有漂浮物(wù)，測量是固體料位，有粉塵，有蒸汽，都是有可(kě)能導緻量程不能達到标稱的(de)值。比如50m量程的(de)設備，如果測玉米的(de)時(shí)候，實際隻能測到2 0m.。盲區(qū)是反映換能器好壞的(de)重要指标。盲區(qū)也(yě)成死區(qū)，超聲液位計測量不到的(de)一段距離，它是由于超聲換能器的(de)餘震造成的(de)。比如盲區(qū)3 0 c m，也(yě)就是說，在液體更探頭的(de)距離小于3 0 c m的(de)時(shí)候，将會出現不能測量的(de)情況。那麽相同量程的(de)産品，盲區(qū)越小，說明(míng)這(zhè)個(gè)換能器的(de)設計越好。對(duì)一些密閉罐體或者短量程的(de)測量來(lái)說 ，安裝會越方便。因此盲區(qū)成爲相同量程産品衡量換能器做(zuò)得(de)好壞的(de)一個(gè)重要指标。
2、溫度和(hé)精度。
溫度範圍大(dà)部分(fēn)标稱是－2 0 ~6 0℃這(zhè)個(gè)範圍。因爲大(dà)部分(fēn)用(yòng)液晶顯示的(de)物(wù)位計，液晶屏的(de)工作溫度隻能在這(zhè)個(gè)範圍，超出這(zhè)個(gè)範圍，液晶顯示都會出現不正常現象。如果不考慮液晶顯示的(de)限制，一般都可(kě)以做(zuò)到－4 0~8 0℃的(de)範圍。壓電陶瓷有個(gè)居裏溫度約300度。居裏溫度的(de)一般是安全溫度，所以一般情況下(xià)，超聲換能器的(de)工作溫度很難超過150度。當超過150℃溫度的(de)時(shí)候，很容易對(duì)裏面的(de)壓電陶瓷損壞。因此150度可(kě)以看成是一個(gè)絕對(duì)破壞溫度。另外超聲波換能器制造過程用(yòng)的(de)部分(fēn)材料，不能在1 0 0℃以上的(de)溫度長(cháng)時(shí)間工作。
大(dà)部分(fēn)換能器的(de)極限溫度是1 0 0℃ 。
    爲什(shén)麽把精度和(hé)溫度放在一起考慮，因爲在空氣中，溫度測量誤差1℃，對(duì)聲速的(de)影(yǐng)響是0.6m/S,20℃，1個(gè)大(dà)氣壓下(xià)聲速約爲340m/S。因此可(kě)以算(suàn)出，對(duì)測量誤差的(de)影(yǐng)響是0.17%，也(yě)就是說，如果溫度測量誤差3℃，物(wù)位測量誤差就超過大(dà)部分(fēn)廠家0.5%的(de)标稱範圍。因此實際0.5%的(de)精度針對(duì)的(de)是常溫常壓下(xià)的(de)。對(duì)偏高(gāo)和(hé)偏低的(de)溫度，都有可(kě)能導緻測量精度超過0.5%的(de)情況。有溫度梯度，溫度變化(huà)快(kuài)的(de)場(chǎng)合，測量誤差也(yě)會因此增大(dà)。另外對(duì)測量精度影(yǐng)響最大(dà)的(de)是氣體成份。也(yě)就是說在一些揮發性液體的(de)場(chǎng)合，因爲液體的(de)揮發導緻空氣成分(fēn)變化(huà)，接著(zhe)導緻氣體聲速變化(huà)引起的(de)測量誤差。
3、壓力。
在負壓的(de)情況下(xià)，一般不推薦用(yòng)超聲測量，因爲超聲傳播是通(tōng)過氣體來(lái)實現的(de)。負壓力意味著(zhe)裏面的(de)空氣稀薄，超聲在稀薄空氣下(xià)傳播，一個(gè)是聲速會變化(huà)，引起測量誤差，二是稀薄空氣裏面，聲波衰減增大(dà)，導緻測量量程減小甚至不能測量。正壓力主要是探頭結構的(de)影(yǐng)響，隻要探頭結構沒有問題。不會引起漏氣現象。那麽在大(dà)的(de)壓力情況下(xià)超聲物(wù)位計是可(kě)以工作的(de)。
4、腐蝕性：物(wù)位計的(de)腐蝕性主要考驗的(de)是探頭的(de)材質。在弱酸弱堿的(de)環境下(xià)，普通(tōng)的(de)塑料外殼就可(kě)以了(le)。用(yòng)聚四氟乙烯的(de)外殼，可(kě)以耐大(dà)部分(fēn)的(de)強酸強堿。這(zhè)裏要注意的(de)是，如果被測物(wù)質有比較強腐蝕性和(hé)揮發性，那麽用(yòng)一體物(wù)位計的(de)時(shí)候，最好把電路闆進行膠峰。因爲大(dà)部分(fēn)的(de)可(kě)以防水(shuǐ)的(de)殼體，都不能防氣體。氣體進入一體設備裏面後，會俯視電路闆。
5、方向性和(hé)安裝結構
安裝結構一般有法蘭和(hé)螺紋兩種安裝方式。不推薦使用(yòng)吊裝。因爲吊裝容易受風的(de)影(yǐng)響。但安裝的(de)時(shí)候，一般要考慮盲區(qū)的(de)影(yǐng)響。我們要在物(wù)理(lǐ)上保證最高(gāo)液面到探頭表面的(de)距離大(dà)于盲區(qū)。爲了(le)避開盲區(qū)，用(yòng)加長(cháng)導管安裝的(de)時(shí)候，必須注意的(de)是，探頭輻射面兩端與導管端面兩端形成的(de)夾角必須大(dà)于換能器的(de)銳角度。（銳角度：波束兩側出現第一個(gè)極小值之間的(de)夾角）大(dà)部分(fēn)物(wù)位計用(yòng)的(de)換能器都可(kě)以看成一個(gè)圓形活塞陣。那麽銳角的(de)角度可(kě)以通(tōng)過下(xià)面的(de)公式計算(suàn)出來(lái)：換能器銳角的(de)計算(suàn)公式：θ=2arcsin(0.61λ/a)。産品标稱的(de)是一般換能器的(de)半功率角。半功率角的(de)計算(suàn)公式爲：θ-3dB=2arcsin(0.26λ/a)。這(zhè)樣就驗證一下(xià)廠家标稱的(de)波束角是否是真實的(de)。波束角不是越小越好，因爲對(duì)大(dà)量程的(de)産品來(lái)說，波束角太小，那麽要垂直對(duì)準液面這(zhè)比較困難。
λ= 波長(cháng) = 聲速/頻(pín)率
a = 半徑， 是換能器的(de)輻射面的(de)半徑
6、 供電方式和(hé)信号輸出方式： 供電方式一般是交流電源9 5 ~ 2 3 0 VAC,24VDC
四線制，2 4VDC兩線制三種。輸出方式有：顯示界面，電流4~ 20Ma, 電壓1-5V,通(tōng)信方式4 8 5通(tōng)信，H a r t通(tōng)信，G P R S通(tōng)信等。
三、超聲物(wù)位計現場(chǎng)使用(yòng)時(shí)候的(de)安裝注意事項
1、垂直
   換能器安裝的(de)時(shí)候，要保證換能器的(de)發射面和(hé)要被探測的(de)平面平行，這(zhè)樣聲波就可(kě)以垂直發射到被測物(wù)體表面。這(zhè)樣可(kě)以保證最大(dà)的(de)能量返回。
  技巧：如果現場(chǎng)環境有蒸汽，容易形成水(shuǐ)珠附在探頭的(de)表面，并且探頭的(de)量成比實際要測量的(de)距離大(dà)比較多(duō)。那麽可(kě)以傾斜3度左右，這(zhè)樣可(kě)以避免水(shuǐ)珠結水(shuǐ)的(de)影(yǐng)響。
 2、盲區(qū)
  最高(gāo)液位到超聲波液位計探頭表面的(de)距離應大(dà)于探頭的(de)盲區(qū)。
  這(zhè)裏需要注意的(de)是：我們的(de)盲區(qū)是在比較理(lǐ)想的(de)狀态下(xià)測得(de)的(de)。因此如果我們的(de)安裝的(de)是封閉的(de)罐體，那麽盲區(qū)值最好加大(dà)20%。如果因爲液體會攪動，用(yòng)了(le)很長(cháng)的(de)導管來(lái)安裝，那麽盲區(qū)值最好也(yě)加大(dà)20%爲了(le)避開盲區(qū)，我們經常會用(yòng)加長(cháng)導管的(de)方式來(lái)避開盲
  在利用(yòng)加長(cháng)導管安裝的(de)時(shí)候，必須保證角度AOB�6�9探頭的(de)銳角度。
    3、罐壁和(hé)障礙物(wù)
      如果罐壁是光(guāng)滑的(de)，并且液位降低的(de)時(shí)候，不會出現挂料的(de)情況，那麽大(dà)部分(fēn)距離灌壁3 0 cm的(de)距離安裝就可(kě)以。如果灌壁是粗糙的(de)，那麽探頭安裝的(de)位置要遠(yuǎn)離灌壁。灌底不是平面的(de)，那麽在零液位的(de)時(shí)候可(kě)能出現誤測。如果是圓錐型底面，可(kě)以考慮把探頭安裝在圓錐頂端正上方。對(duì)于圓形的(de)橫杆，隻要距離超過1m，直徑不超過5cm, 影(yǐng)響不大(dà)。否則盡量避開。但對(duì)平面的(de)橫杆，灌壁有直角的(de)情況，要盡量的(de)避開。
4、有攪拌和(hé)波動
  如果有攪拌或者波動的(de)場(chǎng)合，可(kě)以用(yòng)加長(cháng)導管安裝。導管直接申入液位底面。導管的(de)直徑隻要大(dà)于探頭的(de)輻射面即可(kě)，但是要保證導管的(de)内壁光(guāng)滑，并且液位升降過程中不挂料，管内液體和(hé)管外一緻。如果大(dà)量程不适合用(yòng)導管安裝的(de)，可(kě)以減小量程使用(yòng)，具體減小多(duō)少要看波浪的(de)大(dà)小。
四、超聲波液位計和(hé)雷達射頻(pín)導納物(wù)位測量設備相比的(de)優缺點
産品 優點 缺點
超聲波物(wù)位計 安裝方便，性能穩定，測量精度高(gāo)，價格低廉。 對(duì)溫度，粉塵，蒸汽，壓力的(de)影(yǐng)響比較敏感。
雷達物(wù)位計 安裝方便，性能穩定，測量精度高(gāo)。對(duì)溫度，壓力的(de)影(yǐng)響不敏感。 價格高(gāo)昂，低頻(pín)的(de)雷達體積龐大(dà)。對(duì)射頻(pín)幹擾的(de)影(yǐng)響明(míng)顯。對(duì)被測介質的(de)介電常數有要求。對(duì)粉塵和(hé)蒸汽的(de)影(yǐng)響和(hé)超聲是一樣的(de)。
射頻(pín)導納物(wù)位計 不怕粉塵幹擾，适合固體粉塵環境測量。價格低廉。 安裝比較麻煩，是接觸式的(de)測量方式，測量精度不高(gāo)。

五、超聲波物(wù)位計的(de)相關産品
    超聲波物(wù)位計有很多(duō)相關産品，原理(lǐ)一樣，隻是測量的(de)方式有點不同。大(dà)緻有以下(xià)幾種：
1、 超聲淤泥計。放入水(shuǐ)中檢測淤泥的(de)高(gāo)度。
2、 灌底安裝外貼式超聲波物(wù)位計
3、 超聲波液位開關
4、 外貼式液位開關  
總結:超聲波物(wù)位計是優良的(de)界面測量設備。在水(shuǐ)處理(lǐ)，化(huà)工，冶金，電力，水(shuǐ)利等許多(duō)領域都有廣泛的(de)運用(yòng)。但每個(gè)産品都有它的(de)優缺點，在運用(yòng)過程中，盡量避開它的(de)缺點，利用(yòng)它的(de)優點，那麽在實際使用(yòng)的(de)時(shí)候，就能發揮它的(de)最大(dà)作用(yòng)。

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