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一體式超聲波液位計工作原理

超聲波液位計/超聲波料位計中的聲波與聲速的關(guān)系及對其產(chǎn)生的影響
一般意義的“聲波”是指可以被我們的聽覺器官所感受到的頻率,“超聲波”是指超過我們聽覺極限的,高于18kHZ的頻率.實際“超聲波”在工業(yè)應(yīng)用中的頻率是5kHZ~~5MHZ,在物位測量技術(shù)方面為5kHZ~~40kHZ.聲波產(chǎn)生于振動物體并由空氣分子的正常不規(guī)則運動傳播,聲波的傳播需要媒介,見媒介是空氣,但水、金屬、木質(zhì)和橡膠等等多種物質(zhì)都可作為聲波的傳播媒介.
超聲波液位計測量的內(nèi)在原理非常簡單的.超聲波探頭位于容器的頂部,發(fā)射脈沖波達到被測介質(zhì)表面,同時接受由被測物表面反射回來的回波,由發(fā)射波和回波的時間差——也就是聲波在空間中的往返穿行時間來計算出探頭距離被測介質(zhì)表面的距20世紀60年代,超聲波液(物)位計被用于物位測量,最初只能測量3-4米的短量程液位,隨后發(fā)展到固體料位.今天,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,超聲波液位計/超聲波料位計測量儀器可以測量幾厘米到幾十米的物位范圍,在諸多惡劣的條件下表現(xiàn)出非凡的能力.
　　


超聲波探頭到介質(zhì)表面距離的計算是根據(jù)超聲波的傳播時間,即聲波從探頭發(fā)出到介質(zhì)表面,再從介質(zhì)表面返回探頭所需時間,計算公式如下:

D= tf·c/2
D=探頭到介質(zhì)表面距離
Tf=聲波的傳播時間
C=聲波的傳播速率
由此可知,除了聲波的傳播時間的測量準確性,聲波的傳播速度起著決定性的因素.
下表列出了聲波在不同氣體介質(zhì)中,不同溫度下的速率.
氣體介質(zhì) 0℃ 20℃ 50℃ 75℃
空氣(N2,O2,Ar) 331 343 360 374
氨(NH3) 416 430 453 470
二氧化碳(CO2) 259 268 281 292
乙烯(C2H4) 324 336 353 366
氦(He) 970 1096
甲烷(CH4) 430 445 467 484
氮(N2) 336 349 366 380
氧(O2) 315 326 342 355
甲苯(C7H8) 179185 185 194 202

聲速的變化取決于傳播媒介的不同,在實際應(yīng)用中,多種因素影響著傳播媒介及聲速.今天,為了獲得更加精確的測量結(jié)果,超聲波物位儀表可以由程序設(shè)定不同媒介的聲速.