1、量程和盲區

量程和盲區是反映超聲波物位計的兩個重(zhong)要(yao)的指標(biao)。

量程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)代表的(de)是(shi)(shi)(shi)(shi)這個物(wu)位(wei)(wei)計(ji)能(neng)(neng)測量的(de)范圍。反映的(de)是(shi)(shi)(shi)(shi)換能(neng)(neng)器的(de)靈敏(min)(min)度。也(ye)就是(shi)(shi)(shi)(shi)說，量程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)越(yue)大，靈敏(min)(min)度越(yue)高。大部分廠家標(biao)稱(cheng)的(de)量程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)都是(shi)(shi)(shi)(shi)針對(dui)平(ping)整液面來說的(de)，也(ye)就是(shi)(shi)(shi)(shi)說實際測量的(de)時候(hou)，液位(wei)(wei)波動，表面有漂(piao)浮物(wu)，測量是(shi)(shi)(shi)(shi)固體料位(wei)(wei)，有粉塵，有蒸汽，都是(shi)(shi)(shi)(shi)有可能(neng)(neng)導致量程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)不(bu)能(neng)(neng)達(da)到標(biao)稱(cheng)的(de)值。比(bi)如50m量程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)設備，如果測玉米的(de)時候(hou)，實際只能(neng)(neng)測到2 0m.。盲區是(shi)(shi)(shi)(shi)反映換能(neng)(neng)器好(hao)壞(huai)的(de)重(zhong)要指標(biao)。盲區也(ye)成(cheng)死區，超(chao)聲液位(wei)(wei)計(ji)測量不(bu)到的(de)一段距離，它是(shi)(shi)(shi)(shi)由于(yu)超(chao)聲換能(neng)(neng)器的(de)余震造成(cheng)的(de)。比(bi)如盲區3 0 c m，也(ye)就是(shi)(shi)(shi)(shi)說，在液體更探(tan)頭(tou)的(de)距離小于(yu)3 0 c m的(de)時候(hou)，將會(hui)出現不(bu)能(neng)(neng)測量的(de)情況。那么相(xiang)同量程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)產品，盲區越(yue)小，說明這個換能(neng)(neng)器的(de)設計(ji)越(yue)好(hao)。對(dui)一些密閉(bi)罐體或(huo)者短(duan)量程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)測量來說 ，安裝會(hui)越(yue)方便(bian)。因此盲區成(cheng)為相(xiang)同量程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)產品衡量換能(neng)(neng)器做得好(hao)壞(huai)的(de)一個重(zhong)要指標(biao)。

2、溫度和精度

溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)范(fan)圍(wei)大部(bu)分(fen)標稱是-2 0 ~6 0℃這個(ge)(ge)范(fan)圍(wei)。因(yin)為大部(bu)分(fen)用液(ye)(ye)晶(jing)顯(xian)示的(de)(de)物位(wei)計(ji)，液(ye)(ye)晶(jing)屏的(de)(de)工(gong)作溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)只(zhi)能(neng)在(zai)這個(ge)(ge)范(fan)圍(wei)，超出(chu)這個(ge)(ge)范(fan)圍(wei)，液(ye)(ye)晶(jing)顯(xian)示都(dou)會出(chu)現不(bu)正常現象(xiang)。如果不(bu)考慮液(ye)(ye)晶(jing)顯(xian)示的(de)(de)限制，一般都(dou)可以做到-4 0~8 0℃的(de)(de)范(fan)圍(wei)。壓電陶瓷(ci)有個(ge)(ge)居里(li)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)約300度(du)(du)(du)。居里(li)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)一般是安全溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，所以一般情況(kuang)下，超聲換能(neng)器(qi)的(de)(de)工(gong)作溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)很難超過(guo)150度(du)(du)(du)。當超過(guo)150℃溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)時候(hou)，很容易對里(li)面的(de)(de)壓電陶瓷(ci)損壞。因(yin)此150度(du)(du)(du)可以看成(cheng)是一個(ge)(ge)絕對破壞溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)。另(ling)外超聲波換能(neng)器(qi)制造(zao)過(guo)程用的(de)(de)部(bu)分(fen)材料，不(bu)能(neng)在(zai)1 0 0℃以上的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)長時間工(gong)作。大部(bu)分(fen)換能(neng)器(qi)的(de)(de)極(ji)限溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)是1 0 0℃ 。

為(wei)(wei)(wei)什么(me)把精(jing)度(du)和溫度(du)放在一起考慮，因(yin)為(wei)(wei)(wei)在空氣(qi)中，溫度(du)測(ce)量誤(wu)差(cha)1℃，對(dui)聲速的(de)(de)影(ying)響(xiang)是0.6m/S,20℃，1個大氣(qi)壓下聲速約(yue)為(wei)(wei)(wei)340m/S。因(yin)此(ci)可以(yi)算出，對(dui)測(ce)量誤(wu)差(cha)的(de)(de)影(ying)響(xiang)是0.17%，也就(jiu)是說(shuo)，如果(guo)溫度(du)測(ce)量誤(wu)差(cha)3℃，物位測(ce)量誤(wu)差(cha)就(jiu)超過(guo)大部分廠家0.5%的(de)(de)標稱范圍。因(yin)此(ci)實際0.5%的(de)(de)精(jing)度(du)針對(dui)的(de)(de)是常溫常壓下的(de)(de)。對(dui)偏(pian)高和偏(pian)低的(de)(de)溫度(du)，都(dou)有(you)可能導(dao)(dao)致(zhi)測(ce)量精(jing)度(du)超過(guo)0.5%的(de)(de)情況(kuang)。有(you)溫度(du)梯度(du)，溫度(du)變(bian)(bian)化(hua)快(kuai)的(de)(de)場合，測(ce)量誤(wu)差(cha)也會(hui)因(yin)此(ci)增大。另外對(dui)測(ce)量精(jing)度(du)影(ying)響(xiang)的(de)(de)是氣(qi)體(ti)成(cheng)份。也就(jiu)是說(shuo)在一些揮發性(xing)液(ye)體(ti)的(de)(de)場合，因(yin)為(wei)(wei)(wei)液(ye)體(ti)的(de)(de)揮發導(dao)(dao)致(zhi)空氣(qi)成(cheng)分變(bian)(bian)化(hua)，接(jie)著(zhu)導(dao)(dao)致(zhi)氣(qi)體(ti)聲速變(bian)(bian)化(hua)引起的(de)(de)測(ce)量誤(wu)差(cha)。

3、壓力

在負壓的(de)(de)情(qing)況下，一(yi)般不推(tui)薦用(yong)超(chao)(chao)(chao)聲測(ce)量(liang)，因為超(chao)(chao)(chao)聲傳(chuan)播是(shi)(shi)通過氣(qi)(qi)體來實現的(de)(de)。負壓力(li)意味著里面的(de)(de)空氣(qi)(qi)稀(xi)薄(bo)，超(chao)(chao)(chao)聲在稀(xi)薄(bo)空氣(qi)(qi)下傳(chuan)播，一(yi)個(ge)是(shi)(shi)聲速會(hui)變化，引(yin)起測(ce)量(liang)誤(wu)差，二是(shi)(shi)稀(xi)薄(bo)空氣(qi)(qi)里面，聲波(bo)衰減增(zeng)大，導致測(ce)量(liang)量(liang)程(cheng)減小甚至不能測(ce)量(liang)。正(zheng)壓力(li)主要(yao)是(shi)(shi)探頭結構的(de)(de)影響，只要(yao)探頭結構沒有問題(ti)。不會(hui)引(yin)起漏氣(qi)(qi)現象。那么在大的(de)(de)壓力(li)情(qing)況下超(chao)(chao)(chao)聲物位計是(shi)(shi)可以工作的(de)(de)。

4、腐蝕性

物(wu)位計的(de)腐(fu)蝕(shi)性主要考驗的(de)是(shi)(shi)探頭(tou)的(de)材質。在弱(ruo)酸弱(ruo)堿的(de)環境下，普通(tong)的(de)塑料外殼(ke)就可(ke)以(yi)(yi)了(le)。用(yong)(yong)聚四氟乙烯的(de)外殼(ke)，可(ke)以(yi)(yi)耐(nai)大部(bu)分的(de)強酸強堿。這里要注意的(de)是(shi)(shi)，如(ru)果(guo)被測物(wu)質有比(bi)較強腐(fu)蝕(shi)性和揮(hui)發性，那么(me)用(yong)(yong)一(yi)體(ti)物(wu)位計的(de)時候，最好把電路板進行(xing)膠峰。因(yin)為大部(bu)分的(de)可(ke)以(yi)(yi)防水的(de)殼(ke)體(ti)，都不能防氣體(ti)。氣體(ti)進入一(yi)體(ti)設備里面后，會俯視電路板。

5、方向性和(he)安(an)裝結(jie)構(gou)

安(an)(an)裝(zhuang)結構一般有法蘭和(he)螺紋兩種安(an)(an)裝(zhuang)方式(shi)(shi)。不(bu)推薦使用(yong)(yong)吊(diao)裝(zhuang)。因為(wei)(wei)吊(diao)裝(zhuang)容易受風的(de)(de)(de)(de)(de)影響。但(dan)安(an)(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)時候，一般要考慮盲區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)影響。我們(men)要在(zai)物理上保證(zheng)最高液(ye)面(mian)到探(tan)頭(tou)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)距離大于(yu)盲區(qu)。為(wei)(wei)了避開盲區(qu)，用(yong)(yong)加長導管(guan)(guan)安(an)(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)時候，必須注意的(de)(de)(de)(de)(de)是，探(tan)頭(tou)輻射面(mian)兩端與導管(guan)(guan)端面(mian)兩端形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)夾角(jiao)必須大于(yu)換(huan)能(neng)器的(de)(de)(de)(de)(de)銳角(jiao)度(du)(du)。(銳角(jiao)度(du)(du)：波(bo)束(shu)(shu)兩側出現第(di)一個(ge)極(ji)小(xiao)(xiao)值之間的(de)(de)(de)(de)(de)夾角(jiao))大部分物位計用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)換(huan)能(neng)器都可以(yi)看(kan)成(cheng)一個(ge)圓形活(huo)塞陣。那么銳角(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)角(jiao)度(du)(du)可以(yi)通(tong)過下(xia)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)公(gong)(gong)式(shi)(shi)計算(suan)出來：換(huan)能(neng)器銳角(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)計算(suan)公(gong)(gong)式(shi)(shi)：θ=2arcsin(0.61λ/a)。產品標(biao)(biao)稱的(de)(de)(de)(de)(de)是一般換(huan)能(neng)器的(de)(de)(de)(de)(de)半功率(lv)角(jiao)。半功率(lv)角(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)計算(suan)公(gong)(gong)式(shi)(shi)為(wei)(wei)：θ-3dB=2arcsin(0.26λ/a)。這樣就驗證(zheng)一下(xia)廠家標(biao)(biao)稱的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)束(shu)(shu)角(jiao)是否是真實的(de)(de)(de)(de)(de)。波(bo)束(shu)(shu)角(jiao)不(bu)是越(yue)(yue)小(xiao)(xiao)越(yue)(yue)好，因為(wei)(wei)對(dui)大量(liang)程的(de)(de)(de)(de)(de)產品來說，波(bo)束(shu)(shu)角(jiao)太(tai)小(xiao)(xiao)，那么要垂直對(dui)準液(ye)面(mian)這比較困難。

λ= 波長 = 聲速/頻率

a = 半(ban)徑(jing)， 是換能器的輻射面的半(ban)徑(jing)

6、 供電方式和信號輸出方式

供(gong)電(dian)方(fang)式(shi)一(yi)般(ban)是交流(liu)電(dian)源9 5 ~ 2 3 0 VAC,24VDC四線制(zhi)，2 4VDC兩線制(zhi)三種(zhong)。輸(shu)出方(fang)式(shi)有：顯示界面，電(dian)流(liu)4~ 20Ma, 電(dian)壓1-5V,通(tong)(tong)信(xin)方(fang)式(shi)4 8 5通(tong)(tong)信(xin)，H a r t通(tong)(tong)信(xin)，G P R S通(tong)(tong)信(xin)等。

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