測(cè)量的內(nèi)在原理非常簡單,超聲波探頭位于容器的上部,在載波脈沖波到達(dá)被測(cè)定介質(zhì)表面的同時(shí),接收被測(cè)定物表面反射的回波,根據(jù)載波與回波的時(shí)間差,即聲波在空間中往返的時(shí)間,測(cè)量探頭離被測(cè)定介質(zhì)表面的距離。
粉塵的影響
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粉塵環(huán)境對(duì)聲速的影響非常小,但超聲衰減明顯,是阻礙超聲方案實(shí)施的主要因素。 在實(shí)際應(yīng)用中,低頻具有特殊泡沫表面的探針在粉塵環(huán)境中的應(yīng)用方案非常成功。
溫度影響:
溫度的變化影響聲速的變化,正常環(huán)境下溫度變化對(duì)聲速的變化為0.17%℃。 雖然在實(shí)際測(cè)量中許多自然因素導(dǎo)致誤差,但百特先進(jìn)的測(cè)量系統(tǒng)能夠自動(dòng)補(bǔ)償溫度的影響,包括溫度傳感器和軟件功能。 在實(shí)際應(yīng)用中,超聲波傳播介質(zhì)的溫度和被測(cè)介質(zhì)的溫度根據(jù)探頭周圍的環(huán)境而不同。 測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求,選擇與探針結(jié)合的內(nèi)置溫度傳感器和分離探針的外置溫度傳感器。 另外,該測(cè)量系統(tǒng)可以將回聲反射參考物體放置在相對(duì)于探頭的特定位置處,以產(chǎn)生參考回聲,從而補(bǔ)償溫度的影響。 該方法的有效性取決于回波反射參照物的配置程度。
壓力影響:
壓力變化引起的溫度變化的關(guān)系: LnT1/T2=1.4LnP1/P2
壓力的變化影響探針的工作狀態(tài),但壓力的變化不直接產(chǎn)生聲速的變化。 壓力與溫度的關(guān)系: T=KP(K為常數(shù)),因此壓力的變化影響溫度的變化,影響聲速的變化。
聲波的發(fā)射和傳播
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探針的內(nèi)部具有一個(gè)或多個(gè)用于產(chǎn)生和接收聲波信號(hào)的壓電陶瓷晶體,當(dāng)壓電陶瓷晶體獲得電信號(hào)時(shí),它們產(chǎn)生微小的機(jī)械振動(dòng)以產(chǎn)生聲波。 類似地,回聲通過給壓電陶瓷晶體施加微小的機(jī)械振動(dòng)來產(chǎn)生電磁信號(hào),實(shí)際的方法是探針起著雙重的收發(fā)作用。 當(dāng)壓電陶瓷晶體獲得電脈沖激勵(lì)時(shí),煤檢設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一段時(shí)間的共振,初始共振幅度增大,隨著探針振動(dòng)能量減弱,振幅變?yōu)榱恪?在共振周期中,共振霸復(fù)蓋回聲,探測(cè)器不準(zhǔn)確確定回聲的時(shí)間為幾毫秒,對(duì)應(yīng)的距離范圍為: “ 死角” 的雙曲馀弦值。 10mS相對(duì)死區(qū)` 1.7m。 為了確保發(fā)射波與回波時(shí)間差的正確性,回波信號(hào)必須具有足夠的強(qiáng)度來產(chǎn)生并轉(zhuǎn)換電脈沖。 回波信號(hào)的強(qiáng)度依賴于發(fā)送信號(hào)的強(qiáng)度、傳播介質(zhì)的特性、傳播距離以及被測(cè)定介質(zhì)的反映面的特性。
被測(cè)定介質(zhì)表面的影響
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超聲級(jí)計(jì)的回波強(qiáng)度比率取決于被測(cè)介質(zhì)的特性,所有介質(zhì)都對(duì)超聲波部分反射,是部分吸收和部分傳遞。 濃密的介質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)回聲,反而成立。 在實(shí)際測(cè)量中,液體界面回波遠(yuǎn)優(yōu)于固體。 回波發(fā)生在固定粒子的表面時(shí),角度方向不同,相互有時(shí)間差,相位不同,直接反射探針的回波強(qiáng)度減少。
強(qiáng)度衰減
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聲波傳播中強(qiáng)度的減小是由于空氣的吸收,這取決于空氣的粘性、熱傳導(dǎo)和空氣分子的行為特性。
原理上,影響測(cè)量的因素很多,許多廠家的超聲波測(cè)量儀已經(jīng)擁有溫度補(bǔ)償、回聲跟蹤識(shí)別等軟件功能,成為測(cè)量儀器成功的工業(yè)測(cè)量解決方案之一,成為液體材料、固體材料、各種倉庫材料、明渠流量等目前廣為接受的非接觸測(cè)量技術(shù)。
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