NOHKEN超声波液位测量仪表之深度解析

一、测量原理
NOHKEN超声波液位计利用超声的各种特性来测量液位，如利用声波碰到液面（或料面）产生反射波的原理，测出发射波和反射波的时间差，从而计算出液面高度，用于连续测量，另外利用声波在不同介质中声阻抗的差异，有液位时，声阻抗较小，无液位时，声阻抗最大，放大器使继电器励磁或释放，来进行液位报警。
1. 反射式超声波液位计（以下简称液位计）
（1）液位计组成
①液位探头由发送换能器和接收换能器组成，并用高频电缆与电子相连接。探头的换能器通常采用电压陶瓷，工作时处于谐振状态。它可将电能转换成声能，也能将声能转换成电能。
②二次仪表由超声波振荡器、输出电路、时钟、时标振荡器、计时元算电路、整形放大电路、指示仪表和电源组成。
（2）测量原理
时钟电路定时触发振荡输出电路，向发送器输出超声电脉冲，同时又触发计时电路开始计时。当发送器发出的声波经液面反射回来，被接收器收到并变成电信号后，通过整形放大，去控制计时电路计时。计时电路测得的时差，经运算后得出探头与液面之间距离即液面信号，并在指示器上显示。
由于声波在空气中传播的速度与温度有关，所以有必要根据温度来进行修正，修正系数为0.17%/℃。
探头是要求工作在谐振状态，当温度变化时压电陶瓷的谐振频率也在变化，这时振荡器的振荡频率也必须随之而变，这样才能满足谐振要求。
超声的发射是以脉冲方式进行的，脉冲的持续时间为2~3ms，3ms的行程将近1m，即探头与可测液面不得小于0.5m。这0.5m为液位计的盲区，盲区的大小随探头的性能不同而有差异。
2. 超声波液位开关
（1）日本能研液位开关的组成
①探头由发送压电陶瓷、接收压电陶瓷及不锈钢密封壳组成。
②电子部件包括放大器、R继电器及电源，这些部件可装在探头上部的密封接线盒中，成为一体化的液位开关。
（2）测量原理

当发送器与接收器之间有液体时，声阻抗较小。在放大器的放大倍数足够大时，其输入与输出就形成一个正反馈的振荡回路，继电器释放，输出一个信号。当液位下降时，空气的声阻较大，放大器的正反馈就不存在，放大器输出端继电器R吸合，发出一个低位信号，以实现液位的高低报警。

二、安装方式
法兰接管高度要求接管与设备交界处不妨碍声波发射即可。
（1）法兰连接
探头上带有安装法兰的外螺纹。根据探头的直径，选用相应尺寸的法兰来安装，探头与法兰盖连接妥当，然后再将法兰根据设备的要求连接安装好。
安装注意事项如下：
①要保证最高液面的高度线，不进入探头的盲区内。
②在探头规定的波束发射角下，锥形波束在最低测量液面上的投影，不与容器壁及其他能反射波的构件接触。
③尽量避开物料入口，避免加入物料时的干扰。
（2）超声波液位开关的安装
①一般是横向水平安装。
②直接用螺纹连接，安装在设备上。
③安装位置为要报警的高度。
④必要时也可在法兰上安装或短接上。
三、适用范围
①适用于液体、颗粒状、粉状物料以及粘稠，有毒介质的物位测量。
②对有腐蚀介质要考虑选用防腐材质探头。
③可用于有压及常压容器。
④可选防爆结构。
⑤不宜用于温度变化较大的工艺过程。
⑥液体表面的悬浮物及泡沫会影响声波的反射强度，泡沫厚反射弱，厚的汽泡层，会导致无有效回波。
⑦真空系统的罐不能用超声波液位计。