定點(diǎn)式超聲物位計(jì)的3種類型

1、聲阻式超聲液位開(kāi)關(guān)

如圖5-27所示，聲阻式超聲液位開(kāi)關(guān)是利用氣體和液體對(duì)超聲振動(dòng)的阻尼有顯著差別這一特性來(lái)判斷測(cè)童對(duì)象是液體還是氣體，從而測(cè)定被測(cè)液位是否到達(dá)檢測(cè)探頭的安裝高度。

由于氣體對(duì)壓電陶瓷前面的不銹鋼輻射面振動(dòng)的阻尼小.壓電陶瓷振幅較大，足夠大的正反饋使放大器處于振蕩狀態(tài)。當(dāng)不銹鋼輻射面和液體接觸時(shí).由于液體的阻尼較大，壓電陶瓷Q值降低，反饋量減小，導(dǎo)致振蕩停止，消耗電流增大。根據(jù)換能器消耗電流的大小判斷被測(cè)液位是否上升到輻射面高度?？刂破鞲鶕?jù)所測(cè)信號(hào)觸發(fā)繼電器動(dòng)作，發(fā)出相應(yīng)控制信號(hào)。

聲阻式超聲液位開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。換能器上有螺紋，使用時(shí)可從容器頂部將換能器安裝在預(yù)定高度即可。它適用于化工、石油和食品等工業(yè)中的各種液面測(cè)量，也用于檢測(cè)管道中有無(wú)液體存在。聲阻式超聲液位開(kāi)關(guān)的工作頻率約為40kHz，重復(fù)性可達(dá) 1mm。

由于測(cè)量黏滯液體時(shí)，會(huì)有部分液體枯附在換能器上，不隨液面下降而消失，因而容易產(chǎn)生誤動(dòng)作，所以聲阻式超聲液位開(kāi)關(guān)不適用于鉆滯液體。同時(shí)也不適用于測(cè)量溶有氣體的液體。這是因?yàn)闅馀菀赘皆趽Q能器上而形成輻射面上的一層空氣隙，從而減小了液體對(duì)換能器的阻尼，并導(dǎo)致誤動(dòng)作。

2、液介穿透式超聲液位開(kāi)關(guān)

液介穿透式超聲液位開(kāi)關(guān)是由美國(guó)羅斯蒙特集團(tuán)Kay-Ray/Sensall公司首創(chuàng)的，其工作原理是利用超聲換能器在液體中和氣體中發(fā)射系數(shù)的顯著差別來(lái)判斷被測(cè)液面是否達(dá)到換能器安裝高度。液介穿透式超聲液位開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖5-28所示。它由相隔一定距離平行放置的發(fā)射壓電陶瓷與接收壓電陶瓷組成，并被封裝在不銹鋼外殼中或用環(huán)氧樹(shù)脂鑄成一體，在發(fā)射與接收陶瓷片之間留有一定間隙(12mm)?？刂破鲀?nèi)有放大器和功率放大器，功率放大器用于驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作。發(fā)射壓電陶瓷與接收壓電陶瓷分別被接到放大器的輸出端和輸人端，以形成閉環(huán)振蕩。

當(dāng)間隙內(nèi)充滿液體時(shí).由于固體與液體的聲阻抗接近，超聲波穿透時(shí)界面損耗較小，超聲波能透過(guò)液體被接收換能器所接收。這樣從發(fā)射到接收，放大器由于聲反饋而連續(xù)振蕩。當(dāng)間隙內(nèi)是氣體時(shí)，由于固體與氣體聲阻抗差別極大，在固一氣相界面上超聲波大部分被反射.接收換能器所接收到的聲能太少.所以聲反饋中斷，振蕩停止。因此可根據(jù)放大器振蕩與否來(lái)判斷換能器間隙是空氣還是液體，從而判斷液面是否到達(dá)預(yù)定高度。

該液位開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不受被淵介質(zhì)物理性質(zhì)的影響，工作安全可靠。由于在探頭部分具有縫隙.故又被稱為窄縫式超聲液位開(kāi)關(guān)。它既可自容器側(cè)壁橫向插人，又可自頂部豎向插入，只要窄縫處于所控制的液位高度上即可。

3、氣介穿進(jìn)式超聲料位開(kāi)關(guān)

發(fā)射換能器中壓電陶瓷和放大器接成正反饋振蕩回路，振蕩在發(fā)射換能器的諧振頻率上。接收換能器同發(fā)射換能器采用相同的結(jié)構(gòu)。使用時(shí)，將兩換能器相對(duì)安裝在預(yù)定高度的一直線上，使其聲路保持暢通。當(dāng)被測(cè)料位升高遮斷聲路時(shí)，接收換能器收不到超聲波，控制器內(nèi)繼電器動(dòng)作，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。

由于超聲波在空氣中傳播，故頻率選擇得較低(20-40kHz)。這種料位計(jì)適用于粉狀、顆粒狀、塊狀或其他固體料位的極限位置報(bào)瞥，還可用于密度小、介電常數(shù)小，電容式物位計(jì)難以測(cè)址的塑料粉末、羽毛等的物位測(cè)量。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠，不受被測(cè)介質(zhì)物理性質(zhì)的影響，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。