超声波液位计

超声波液位计是一种利用超声波来测量液体或固体物料液位的仪表。它通过发射超声波脉冲到物料表面，并接收反射回来的回波信号，通过计算超声波的传播时间来确定液位高度。由于其非接触式测量的特点，超声波液位计广泛应用于液体储罐、污水池、料仓等场合，适合于测量各种液体、浆料以及固体颗粒物的液位。

 

超声波液位计的工作原理

超声波液位计的测量基于超声波的回波测距原理。工作时，超声波液位计的传感器（探头）向物料表面发射超声波脉冲，超声波到达物料表面后被反射，探头再接收反射波。根据超声波在空气中的传播速度和从发射到接收的时间差，可以计算出探头到物料表面的距离，从而得到液位高度。

计算公式如下：

D=c⋅t​/2

其中：

• DD 是传感器与物料表面的距离；
• cc 是超声波在空气中的传播速度（约为340 m/s，具体值受温度和气压影响）；
• tt 是超声波脉冲发射到接收到的时间。

液位高度的计算可以通过已知的容器高度减去

D

D值获得。

 

超声波液位计的优点

非接触测量：

超声波液位计与被测介质不接触，避免了因腐蚀、粘附或污染等问题导致的测量误差，非常适合有腐蚀性、污染性或卫生要求高的介质。

适用范围广：

超声波液位计可以用于测量液体、浆料和固体颗粒物的液位，如水、污水、油类、粮食等，广泛应用于各行业。

安装简便：

安装方式灵活，无需接触被测物料，只需将探头安装在测量罐顶部或侧面，维护方便。

安全可靠：

由于没有机械运动部件，超声波液位计的可靠性高，使用寿命长，不易受到机械磨损影响。

抗干扰能力强：

通过软件滤波和信号处理技术，超声波液位计能够有效抵抗环境中的噪声干扰，提高测量稳定性。

 

超声波液位计的缺点

受环境影响较大：

超声波液位计的测量精度会受到温度、湿度、气压和蒸汽等环境因素的影响，需要对超声波的传播速度进行温度补偿。

盲区问题：

超声波液位计在探头附近有一定的测量盲区，通常为0.2~1米不等，盲区内的液位无法测量。

受泡沫、粉尘干扰：

对于表面有泡沫、剧烈波动或者粉尘较多的环境，超声波信号的反射会变弱，导致测量不稳定或失真。

不适合高压或真空环境：

超声波液位计在真空或高压环境中性能会受到限制，因声波在这些环境中的传播会受到阻碍。

有限的测量距离：

超声波液位计的测量距离通常较短，一般在几十米以内，超过这一距离可能导致信号衰减或失效。

 

超声波液位计的应用场景

水处理行业：

用于污水池、清水池、雨水收集池等场合的水位测量和监控，是市政水处理和工业水处理中的常用设备。

石油化工：

超声波液位计可用于化工储罐、油罐的液位监测，特别是在一些对介质无污染要求的工况中。

食品和饮料行业：

在食品和饮料生产中，超声波液位计可用于检测液体原料和成品罐的液位，确保生产过程中液位的精确控制。

料仓和固体颗粒物测量：

超声波液位计广泛用于谷物仓、煤仓、矿石料仓等固体颗粒物的液位测量，适应物料表面不平整的特点。

农业和环境监测：

在农业灌溉系统、水库水位监测和洪水预警等环境监测场合，超声波液位计提供了简便易用的解决方案。

 

超声波液位计的选型指南

测量范围：

根据实际需要的测量高度选择超声波液位计的量程，确保其量程能够覆盖全部测量范围。

盲区大小：

了解液位计的盲区范围，避免在盲区内进行测量。根据储罐高度合理选用不同盲区的液位计。

安装位置：

根据安装环境选择合适的安装方式（顶部、侧面安装等），避免测量过程受到罐内结构、搅拌器等干扰。

环境条件：

确认测量环境的温度、湿度、粉尘、泡沫等条件对超声波传播的影响，并选择具有相应补偿功能的液位计。

输出信号：

选择适合控制系统的输出信号（如4-20mA、0-10V、Modbus等），确保与控制系统的兼容性。

材质选择：

对于腐蚀性介质，应选择耐腐蚀材料的超声波液位计，以保证长期稳定运行。

 

超声波液位计的安装与维护

正确安装：

确保液位计安装在合适位置，避免声波信号被搅拌器、进料口等反射或干扰，安装时需考虑天线指向性和反射路径。

定期清洁探头：

在粉尘多、污垢易附着的环境中，需定期清洁探头表面，确保超声波信号正常发射和接收。

温度补偿：

在测量温度变化大的环境中，使用带温度补偿功能的液位计，减少温度对超声波传播速度的影响。

定期校准：

虽然超声波液位计一般无需频繁校准，但在使用一段时间后或环境条件发生变化时，应进行校准以保证测量准确性。

检查信号稳定性：

定期检查液位计的信号输出稳定性，尤其在波动较大的液体表面或粉尘多的环境下，确保测量数据可靠。

 

总结

超声波液位计凭借其非接触式、高安全性和安装方便等优点，广泛应用于液体和固体物料的液位测量中。它尤其适合腐蚀性、污染性和卫生要求高的介质场合，能够在较大范围内提供稳定的测量。但在实际应用中，需要注意其对环境的依赖性，特别是温度、湿度和泡沫等因素的影响。合理的选型和安装是保证超声波液位计测量准确性和可靠性的关键。