什么是超声波液位计？-化工仪器网-手机版

为什么选择超声波液位计？

因为，超声波液位计由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测物体的距离。无机械可动部分，可靠性高，安装简单、方便，属于非接触测量，且不受液体的粘度、密度等影响精度比较低，所以选择。

超声波液位计特点及工作原理

超声波液位计是由微处理器控制的液位数字仪表。在测量中超声波脉冲由传感器发出，声波经液体表面放射后被传感器接收，通过压电晶体或磁致伸缩器件转换成电信号，由声波的发送和接收之间的时间来计算传感器到被测液体表面的距离。超声波液位计采用非接触测量，对被测介质几乎不受限制，可广泛用于液体固体物料高度的测量。

超声波液位计适于应用的环境

超声波液位计是超声波液位计和超声波料位计的统称，当用于测量液体液位时，通常称为超声波液位计；当用于测量固体料位时，通常称为超声波料位计。

超声波液位计通常应用于温度在-40℃～100℃之间、压力在3Bar(5kg/cm2)以下的场所进行液位或料位的测量。

超声波液位计的安装

1超声波液位计安装方式

1）超声波液位计应水平置于容器顶部。

2）选择一个合适的方法来安装超声波液位计。

3）超声波收发传感面应与液面平行。

4）超声波收发传感面应尽量避免靠近容器侧壁。

5）为避免振动或摇晃导致液位计松动，请小心的进行坚固安装。

6）同一容器内不要安装多台超声波液位计，超声波互相干扰会导致测量误差。

7）安装位置应避免阳光直射，露天安装应加防护罩。

8）安装位置应避免强振动区域，如安装在轻振动区域，应安装橡胶减振器。

9）安装位置应远离进料口且不能碰到障碍物。

10）如法兰安装时,请注意法兰立管高度与立管内径的关系。

11）安装接口要求开口尺寸足够大，当为法兰安装时，法兰下面的接管长度要设计合理，对于10米、12米量程的物位计，接管长度应不大于15cm，选择DN80以上的法兰口。

对于15米、20米、30米和40米量程的物位计，接管长度应不大于20cm,选择DN200以上的法兰口。

对于8米以下量程的物位计，对接管长度无要求，可适当设计，以消除盲区的影响，并选择DN65以上的法兰口。

2对于密封容器内的挥发液体的液位测量应注意两点

容器内气体声速可能与空气中的声速不同，如液位计不能对声速进行修正，则会出现较大误差。
挥发性的液体会在超声波液位计探头表面凝结，阻挡声波的收发，要求液位计具有可变功率控制功能。

3对于液面剧烈波动的液体在选用超声波液位计有三种方法

a 选用具有自动功率控制功能的超声波液位计。

b 选用更大量程的超声波液位计。

c 在液体中加沉井，测量沉井内的液位。

4两线制和三线制超声波液位计

a 两线制超声波液位计其供电（DC24V)与信号输出（DC4-20mA)共用一个回路，为标准的变送器形式，不足之处是发射功率弱，不适合有较大波动的液面液位测量，当液位有较大挥发时，测量效果也不理想。

b 三线制超声波液位计，其供电24VDC与信号输出4- 20mADC各使用两条线，负端与地共用一条线。其优势是发射功率较大，适用于多种条件的液位和料位进行测量，效果较好。

5安装示意图

B＝盲区距离（近端测量距离）

H＝远端测量距离

D＝发射头至待测物表面距离

L＝液位F＝大液位

声波入射角度必须与水平面保持直角

传感器安装不可太靠近内壁以造成测量误差

安装时应避免安装在进料口的位置，以免受物料或障碍物的干扰。

当超声波换能器表面到高液位的距离小于0.5米时，需要在盲板盖上，加焊延伸管，以增加换能器表面到高液位的距离。具体安装方式如下图所示。

对于安装在室外或潮湿室内及制冷或加热的罐上的仪表，为了防潮，应拧紧电缆密封套，而且要在进线口处使电缆向下弯曲。如图示

利用固定支架将超声波液位仪安装于被测液体正上方，仪表的电源及通信线通过镀锌钢管连接到控制室。当然也可以象罐顶安装方法一样，用法兰固定换能器的方法来固定仪表。

注意：

仪表的发射面一定要水平；

超声波换能器表面的安装高度，应小于仪表的量程；

超声波换能器表面到池顶或高液位的高度，应大于仪表的盲区；

超声波换能器至池壁、河岸、堤防的距离。一般需要大于0.5米以上。若壁不光滑、有明显的凸出，则需要适当增加距离.

超声波液位计的日常使用维护

超声波液位计在日常使用维护中要从外观上检查仪表是否有损坏。
检查是否符合测量点的技术要求，如过程温度、压力、环境温度、测量范围等。
检查测量值是否与实际值一致。安装地点是否有遮阳避雨的保护措施。
检查接线端子位置是否正确、电缆密封塞是否拧紧、外壳盖是否拧紧。若有辅助电源，显示模块是否有显示。
超声波在使用中，电源必须与铭牌上数据一致，在接线前应切断电源。

16例超声波液位计常见问题的解决方式

1、现象:屏幕无显示、探头无声响

处理办法: 检查电源是否正常

2、现象:屏幕错误信息 ERR 01

处理办法: 检查探头的连接是否正常

3、现象:屏幕错误信息 ERR 02

处理办法: 探头与变送器的ID不一致，通过按键将ID设置一致

4、现象:继电器工作异常

处理办法: 检查继电器设置是否符合要求

5、现象:仪表显示正常，但输出信号电流异常

处理办法: 检查接线是否正确，电流负载阻抗是否满足要求，中控室模块是否配置正常

6、现象:面板无显示但探头有声响

处理办法: 检查液晶屏连接是否正常

7、现象:键盘按键无效

处理办法: 检查键盘连接是否正常

8、现象:仪表和上位机不能通信

处理办法: 检查接线、ID、通信速率、通信协议是否正确

9、现象:仪表近距离测量正常，远端测量异常

处理办法: 首先检查安装是否正常，然后检查参数设置是否合理

10、现象:仪表出现近端死锁

处理办法: 检查是否是工况的真实反应，检查参数是否合理

11、现象:仪表运行一段时间后测量严重异常

处理办法: 检查仪表是否挂料并及时清理

12、现象：瞬时流量值波动大

解决方法：瞬时流量值波动大表现为信号强度波动大和本身测量流体波动大两方面。解决方法是调整好探头位置，提高信号强度(保持在3%以上)保证信号强度稳定，如本身流体波动大，则位置不好，重新选点，确保*D后5D的工况要求。

13、现象：开机无显示

解决方法：

1）检查接线是否正确，电源是否供上。电压是否符合要求。

2）液面和超声波换能器（即探头）间有无障碍物，阻断声波的发射与回收。

3）液面是否变化太快，表面有无气泡或翻滚波动。

4）液位计探头安装是否垂直，如果倾斜，则回波偏离法线，致使仪表无法收到。

5）液位计安装时，探头和容器壁是否太近，如果液位稍有不平稳，使容器壁回波和直达波之间的声程差异较小，产生干扰叠加现象，从而使仪表指示不准。

6）仪表安装架有否振动。

7）没有液面，或者液面太高，进入盲区，致使仪表没有回波信号。

14、现象：开机后仪表仅有背光，无任何字符显示

解决方法：开机后仪表仅有背光，无其他任何字符显示此情况一般为程序芯片失，建议把仪器发回原厂进行处理。

15、现象：仪表在现场强干扰下无法使用

解决方法：仪表在现场强干扰下无法使用是由于供电电源波动范围较大，周围有变频器或强磁场干扰，接地线不正确。给仪表提供稳定的供电电源，仪表安装远离变频器和强磁场干扰，有良好的接地线。

16、现象：超声波液位计探头凝结露珠怎么处理？

大多数超声波液位计的探头表面自带清洁功能，露珠一般很少能凝结的。

1）在探头表面涂抹润滑剂可以避免露珠的出现。

2）倾斜安装，利用重力消除露珠。

超声波液位计是一系列非接触，高可靠、低价格、免维护的物位仪，它*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满足大多数密闭或者敞开容器里的物位测量要求，并且目前的科学技术已经发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能力，因些在许多对于安装环境复杂的情况下，超声波液位计成为了重要的选用类型。关于超声波液位计我们需要了解的东西很多，下面向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控制下，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，并根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可靠的器件，*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：超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殊步骤，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矛盾性，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。
超声波液位计适应场合注意事项：
1、平面状态：比如液体、移动平面可以是钢板、塑料、纸制品、木制品、玻璃制品等等；在安装垂直度好的情况下，发射效率高，即收到的回波数量多，应用广。
2、固定形状：比如圆柱状的罐、瓶、人体、运功的小车等等，反射效率其次，所以对安装要求比较高，应用较多。
3、颗粒或者块状的物体：比如矿物、粒子或块状的煤碳、焦炭、塑料粒子等等，由于有漫反射的存在，所以收到的回波少，故回波效率低，安装要求高。
4、由于以下物质的挥发气体或扬尘的吸声能力特强，所以一般情况下不可以应用。比如：发烟硫酸、-9- 硝酸、储存罐中的水泥、石灰、液体表面有大量的泡沫等等；又比如：到达换能器探头的温度在60℃以上或储存罐的压力≥0.4Mpa时不可以应用（如果应用在带温带压的储存罐，订货时必须说明）。
5、如果您将本仪表应用在比如：盐酸、不发烟硫酸及其他腐蚀性很强的液位的测量，请您选用防腐型液位计。
超声波液位计使用的环境条件
1、介质压力：声波在真空下是无法传播的，但在微真空状态下可以传播，但我们建议不要在任何真空环境中应用，即微真空状态，因为可能造成超声波工作不正常或者误差变大。
2、介质湿度：在干燥或者饱和湿度的空气中，声速大将会变化2%，水蒸气中空气含有多种气体影响超声波发射速度。
3、空间：在声波下面有障碍或者有管路，影响超声波发射，造成信号丢失。
4、泡沫：被测介质所产生的大量泡沫容易吸收声波或者干扰声波发射。
5、气流：在风速小于50Km/h时候，基本可以忽略，在风速大于50Km/h时将对测量结果产生影响。

一种：现场容器里面会有搅拌，液体波动比较大，会影响超声波液位计的测量。
故障现象：无信号或者数据的波动厉害。
原因：超声波液位计所说的测量几米距离，指的都是指平静的水面。比如像5米量程的超声波液位计，一般就是指测量平静的水面大距离是5米，实际出厂就会做到6米。遇到容器里面有搅拌的情况下，水面不是平静的，反射信号会减弱到正常信号的一半以下。
解决方法：
1.所选用更大量程的超声波液位计，如果实际量程就是5米，那么就要用10米或者15米的超声波液位计来测量。
2.如果是不换超声波液位计，而且罐子里面液体无粘性，就还可以安装导波管，把超声波液位计探头防置在导波管内测量液位计高度，因为导波管内的液面基本是平稳的。
3.建议把二线制超声波液位计改为四线制的。

第二种：液体表面有泡沫。
故障现象：超声波液位计一直是在搜索，或者会显示“丢波”状态。
原因：泡沫是会明显吸收超声波，导致了回波信号非常弱。因此当液体的表面40-50%以上面积则覆盖了泡沫，超声波液位计发射的信号就会被吸收绝大部分，造成了液位计接收不到反射的信号。这个跟泡沫的厚度是没有太大关系的，主要是跟泡沫的覆盖面积有关。
解决方法：
1.安装导波管，把超声波液位计的探头放在导波管内测量液位计高度，因为导波管内的泡沫就会减少很多。
2.更换成雷达液位计来测量，雷达液位计对5厘米以内的泡沫都可以穿透。
第三种;现场水池或者罐子内温度高，影响超声波液位计测量。
故障现象：水面离探头近的时候可以测量到，水面离探头远就测量不到。水温低的时候超声波液位计测量都正常，水温高了超声波液位计就测量不到。
原因：液体介质在30-40℃以下一般不会产生蒸汽和雾气，超过了这个温度就容易产生蒸汽或雾气，超声波液位计发射的超声波在发射过程当中穿过蒸汽会衰减一次，从液面反射回来的时候就要再衰减一次，造成后回到探头的超声波信号很弱，所以测量不到。而且在这种环境下面，超声波液位计的探头容易结水珠，水珠就会阻碍超声波的发射和接收。
解决方法：
1.要把量程加大，实际上罐子高度是3米，要选择6米-9米之间的超声波液位计。可以减少或者削弱蒸汽或者雾气对测量的影响。
2.探头是要用聚四氟乙烯或者PVDF做，做成物理密封型的，这样的探头发射面上面不容易凝结水珠。至于其他材质的发射面，水珠都是比较容易凝结的。
第四种：现场有电磁干扰。
故障现象：超声波液位计数据是无规律跳动，或者就干脆显示无信号。
原因：工业现场就会有很多电动机、变频器还有电焊都会对超声波液位计的测量造成影响。电磁干扰就会超过探头接收到的回波信号。
解决方法：
1.超声波液位计必须要可靠接地，接地后，电路板上的一些干扰，会通过地线跑掉。而且这个接地是要单独接地，不能跟其他设备共用一个地。
2.电源不能跟变频器、电动机同一个电源，也不能从动力系统电源上直接引电。
3.安装地点需要远离变频器、变频电动机、大功率电动设备。如果不能远离，就要在液位计的外面装金属的仪表箱来隔绝屏蔽，这个仪表箱也需要接地。
第五种：进入盲区
故障现象：会出现满量程或者是任意数据。
原因：超声波液位计都会有盲区，一般5米以内的量程，盲区是0.3-0.4米。10米以内量程就是0.4-0.5米。进入盲区后，超声波就会出现任意的数值，不能正常工作。
解决方法：1.安装的时候就需要考虑盲区的高度，安装好了之后探头离水位之间的距离必须大于盲区。