1、量程(cheng)和盲區

量程和盲區是反映超聲波物位計的兩個(ge)重(zhong)要的指標。

量(liang)(liang)(liang)(liang)程代(dai)表的(de)(de)(de)(de)是這個物位計能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)范圍。反(fan)映的(de)(de)(de)(de)是換能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)器(qi)的(de)(de)(de)(de)靈(ling)敏(min)(min)度(du)(du)。也就(jiu)是說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)，量(liang)(liang)(liang)(liang)程越大，靈(ling)敏(min)(min)度(du)(du)越高。大部分廠(chang)家標稱的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)程都(dou)是針對平整液(ye)面來(lai)說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)的(de)(de)(de)(de)，也就(jiu)是說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)實際測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)時候，液(ye)位波動，表面有(you)漂(piao)浮(fu)物，測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)是固(gu)體料(liao)位，有(you)粉塵，有(you)蒸汽，都(dou)是有(you)可能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)導致量(liang)(liang)(liang)(liang)程不(bu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)達到(dao)(dao)標稱的(de)(de)(de)(de)值。比(bi)如(ru)50m量(liang)(liang)(liang)(liang)程的(de)(de)(de)(de)設備(bei)，如(ru)果(guo)測(ce)玉米的(de)(de)(de)(de)時候，實際只能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)測(ce)到(dao)(dao)2 0m.。盲(mang)(mang)區是反(fan)映換能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)器(qi)好壞的(de)(de)(de)(de)重要(yao)指標。盲(mang)(mang)區也成(cheng)死區，超(chao)聲液(ye)位計測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)不(bu)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)一段距(ju)離，它是由于超(chao)聲換能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)器(qi)的(de)(de)(de)(de)余震造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。比(bi)如(ru)盲(mang)(mang)區3 0 c m，也就(jiu)是說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)，在液(ye)體更探頭的(de)(de)(de)(de)距(ju)離小于3 0 c m的(de)(de)(de)(de)時候，將會(hui)出現不(bu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況。那么相(xiang)(xiang)同量(liang)(liang)(liang)(liang)程的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)品(pin)(pin)，盲(mang)(mang)區越小，說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)明這個換能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)器(qi)的(de)(de)(de)(de)設計越好。對一些密閉罐(guan)體或者(zhe)短量(liang)(liang)(liang)(liang)程的(de)(de)(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)來(lai)說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo) ，安裝會(hui)越方便。因此(ci)盲(mang)(mang)區成(cheng)為相(xiang)(xiang)同量(liang)(liang)(liang)(liang)程產(chan)(chan)品(pin)(pin)衡量(liang)(liang)(liang)(liang)換能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)器(qi)做得好壞的(de)(de)(de)(de)一個重要(yao)指標。

2、溫度(du)和精度(du)

溫(wen)度(du)(du)范圍(wei)大(da)部分標(biao)稱(cheng)是-2 0 ~6 0℃這(zhe)個范圍(wei)。因(yin)為大(da)部分用液(ye)晶(jing)顯示(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)位計，液(ye)晶(jing)屏的(de)(de)(de)(de)(de)工作溫(wen)度(du)(du)只能(neng)在(zai)這(zhe)個范圍(wei)，超出這(zhe)個范圍(wei)，液(ye)晶(jing)顯示(shi)(shi)都會出現不正(zheng)常現象。如果(guo)不考慮(lv)液(ye)晶(jing)顯示(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)限制(zhi)，一般都可以做到-4 0~8 0℃的(de)(de)(de)(de)(de)范圍(wei)。壓(ya)電(dian)陶瓷有個居里溫(wen)度(du)(du)約300度(du)(du)。居里溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)一般是安全溫(wen)度(du)(du)，所(suo)以一般情況下，超聲換能(neng)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)工作溫(wen)度(du)(du)很難(nan)超過150度(du)(du)。當超過150℃溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候(hou)，很容易對里面的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)電(dian)陶瓷損壞(huai)(huai)。因(yin)此150度(du)(du)可以看成是一個絕對破壞(huai)(huai)溫(wen)度(du)(du)。另外(wai)超聲波換能(neng)器(qi)制(zhi)造(zao)過程(cheng)用的(de)(de)(de)(de)(de)部分材料，不能(neng)在(zai)1 0 0℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)長時(shi)間(jian)工作。大(da)部分換能(neng)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)極限溫(wen)度(du)(du)是1 0 0℃ 。

為(wei)(wei)什么把精度和溫(wen)度放在(zai)一(yi)起考慮，因為(wei)(wei)在(zai)空氣(qi)(qi)中，溫(wen)度測(ce)量(liang)(liang)誤(wu)差1℃，對(dui)(dui)聲速的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響是(shi)(shi)0.6m/S,20℃，1個(ge)大(da)氣(qi)(qi)壓下聲速約為(wei)(wei)340m/S。因此可以算出，對(dui)(dui)測(ce)量(liang)(liang)誤(wu)差的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響是(shi)(shi)0.17%，也(ye)就(jiu)是(shi)(shi)說，如果(guo)溫(wen)度測(ce)量(liang)(liang)誤(wu)差3℃，物位測(ce)量(liang)(liang)誤(wu)差就(jiu)超(chao)過(guo)大(da)部分(fen)廠家0.5%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)標稱范圍。因此實際(ji)0.5%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)精度針對(dui)(dui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)常溫(wen)常壓下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。對(dui)(dui)偏高(gao)和偏低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度，都有(you)可能導(dao)致(zhi)測(ce)量(liang)(liang)精度超(chao)過(guo)0.5%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況。有(you)溫(wen)度梯度，溫(wen)度變化快的(de)(de)(de)(de)(de)(de)場(chang)合(he)，測(ce)量(liang)(liang)誤(wu)差也(ye)會因此增大(da)。另外對(dui)(dui)測(ce)量(liang)(liang)精度影(ying)響的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)氣(qi)(qi)體成(cheng)份。也(ye)就(jiu)是(shi)(shi)說在(zai)一(yi)些揮(hui)發(fa)性(xing)液(ye)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)場(chang)合(he)，因為(wei)(wei)液(ye)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)揮(hui)發(fa)導(dao)致(zhi)空氣(qi)(qi)成(cheng)分(fen)變化，接著導(dao)致(zhi)氣(qi)(qi)體聲速變化引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)誤(wu)差。

3、壓力(li)

在(zai)(zai)負(fu)壓的(de)情況下，一般不(bu)推(tui)薦用超(chao)聲(sheng)(sheng)測(ce)量(liang)，因為超(chao)聲(sheng)(sheng)傳播(bo)是通過(guo)氣體(ti)來(lai)實現的(de)。負(fu)壓力意味著(zhu)里(li)面的(de)空氣稀薄(bo)，超(chao)聲(sheng)(sheng)在(zai)(zai)稀薄(bo)空氣下傳播(bo)，一個是聲(sheng)(sheng)速會(hui)變(bian)化(hua)，引(yin)起(qi)測(ce)量(liang)誤差，二是稀薄(bo)空氣里(li)面，聲(sheng)(sheng)波衰(shuai)減增大，導致測(ce)量(liang)量(liang)程減小甚至不(bu)能測(ce)量(liang)。正壓力主要(yao)是探頭(tou)結構(gou)的(de)影響(xiang)，只(zhi)要(yao)探頭(tou)結構(gou)沒有(you)問題。不(bu)會(hui)引(yin)起(qi)漏(lou)氣現象。那么在(zai)(zai)大的(de)壓力情況下超(chao)聲(sheng)(sheng)物位計是可以工(gong)作的(de)。

4、腐蝕(shi)性

物位(wei)計的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕性主(zhu)要(yao)考驗的(de)(de)(de)(de)是探頭的(de)(de)(de)(de)材質。在(zai)弱酸弱堿的(de)(de)(de)(de)環境下，普通的(de)(de)(de)(de)塑料外殼(ke)就可以(yi)了。用(yong)聚四氟乙烯(xi)的(de)(de)(de)(de)外殼(ke)，可以(yi)耐大部分(fen)的(de)(de)(de)(de)強酸強堿。這(zhe)里(li)要(yao)注意的(de)(de)(de)(de)是，如果(guo)被測(ce)物質有比較強腐(fu)蝕性和揮(hui)發性，那么(me)用(yong)一體物位(wei)計的(de)(de)(de)(de)時候，最好把電(dian)路板進行膠峰。因(yin)為大部分(fen)的(de)(de)(de)(de)可以(yi)防水(shui)的(de)(de)(de)(de)殼(ke)體，都不能防氣體。氣體進入一體設(she)備里(li)面后，會(hui)俯視(shi)電(dian)路板。

5、方向性(xing)和安裝結構(gou)

安(an)裝(zhuang)結構一(yi)(yi)般(ban)(ban)有法蘭(lan)和螺紋兩種安(an)裝(zhuang)方式(shi)。不推薦使用吊裝(zhuang)。因(yin)為(wei)(wei)(wei)吊裝(zhuang)容易(yi)受(shou)風的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。但安(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)候(hou)，一(yi)(yi)般(ban)(ban)要(yao)(yao)考(kao)慮盲(mang)(mang)區(qu)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。我們要(yao)(yao)在物(wu)理上保證最高液(ye)面到探(tan)頭(tou)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)距離(li)大(da)于盲(mang)(mang)區(qu)。為(wei)(wei)(wei)了避開盲(mang)(mang)區(qu)，用加長(chang)導管安(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)候(hou)，必須(xu)注意的(de)(de)(de)(de)是(shi)，探(tan)頭(tou)輻射面兩端與(yu)導管端面兩端形成的(de)(de)(de)(de)夾(jia)角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)必須(xu)大(da)于換(huan)(huan)能(neng)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)銳(rui)角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)度。(銳(rui)角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)度：波束兩側出(chu)(chu)現第一(yi)(yi)個(ge)(ge)極小值之間的(de)(de)(de)(de)夾(jia)角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao))大(da)部分物(wu)位計(ji)用的(de)(de)(de)(de)換(huan)(huan)能(neng)器(qi)(qi)都可(ke)以看(kan)成一(yi)(yi)個(ge)(ge)圓形活塞陣。那么銳(rui)角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)度可(ke)以通過下面的(de)(de)(de)(de)公(gong)式(shi)計(ji)算(suan)出(chu)(chu)來：換(huan)(huan)能(neng)器(qi)(qi)銳(rui)角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)計(ji)算(suan)公(gong)式(shi)：θ=2arcsin(0.61λ/a)。產(chan)品(pin)標稱(cheng)的(de)(de)(de)(de)是(shi)一(yi)(yi)般(ban)(ban)換(huan)(huan)能(neng)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)半(ban)功率角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。半(ban)功率角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)計(ji)算(suan)公(gong)式(shi)為(wei)(wei)(wei)：θ-3dB=2arcsin(0.26λ/a)。這樣就驗證一(yi)(yi)下廠家標稱(cheng)的(de)(de)(de)(de)波束角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)否(fou)是(shi)真實的(de)(de)(de)(de)。波束角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)不是(shi)越小越好，因(yin)為(wei)(wei)(wei)對大(da)量程(cheng)的(de)(de)(de)(de)產(chan)品(pin)來說，波束角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)太(tai)小，那么要(yao)(yao)垂直對準液(ye)面這比較困難。

λ= 波長(chang) = 聲速/頻率

a = 半徑(jing)， 是換能器(qi)的輻射面的半徑(jing)

6、 供電方式和信(xin)號輸(shu)出(chu)方式

供電(dian)(dian)方式一般是交流(liu)電(dian)(dian)源9 5 ~ 2 3 0 VAC,24VDC四線制，2 4VDC兩(liang)線制三種。輸出方式有(you)：顯示界面，電(dian)(dian)流(liu)4~ 20Ma, 電(dian)(dian)壓1-5V,通(tong)信方式4 8 5通(tong)信，H a r t通(tong)信，G P R S通(tong)信等。

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