物位的定義：

“物位(wei)”一(yi)詞統指(zhi)各種設(she)備和(he)敞開或密閉的(de)(de)容器中液體(ti)或固體(ti)物料的(de)(de)表面位(wei)置。

對應不同性質的物料(liao)又有以下的定義：

1、液位指設(she)備和容器(qi)中液體介(jie)質表面的高低.

2、料位指設備和容器(qi)中所(suo)儲存的塊狀,顆粒或粉末狀固體物料的堆(dui)積高度(du).

3、界(jie)位(wei)(wei)(wei)指相(xiang)界(jie)面(mian)位(wei)(wei)(wei)置：容(rong)器中兩種互不(bu)相(xiang)溶(rong)的(de)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)體(ti),因其重度不(bu)同而形成分(fen)界(jie)面(mian),為液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)-液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)相(xiang)界(jie)面(mian);容(rong)器中互不(bu)相(xiang)溶(rong)的(de)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)體(ti)和固(gu)體(ti)之間的(de)分(fen)界(jie)面(mian),為液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)-固(gu)相(xiang)界(jie)面(mian).液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)-液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye),液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)-固(gu)相(xiang)界(jie)面(mian)的(de)位(wei)(wei)(wei)置簡稱界(jie)位(wei)(wei)(wei)。

物位(wei)(wei)是液位(wei)(wei),料位(wei)(wei),界位(wei)(wei)的(de)總稱(cheng).對物位(wei)(wei)進行測量(liang),指(zhi)示和(he)控制的(de)儀表,稱(cheng)物位(wei)(wei)檢測儀表。

物位檢測儀表(biao)的(de)分(fen)類(lei)：

由(you)于被測(ce)對象種類繁多(duo)(duo),檢測(ce)的(de)條(tiao)件和環境(jing)也有很大差別,所(suo)以物位(wei)檢測(ce)的(de)方法(fa)有多(duo)(duo)種多(duo)(duo)樣,以滿足不同生產過程的(de)測(ce)量要求.

物位檢(jian)測儀(yi)表按測量(liang)方式可分為連續測量(liang)和(he)定點測量(liang)兩(liang)大(da)類.

連(lian)續(xu)(xu)測量(liang)方式能持(chi)續(xu)(xu)測量(liang)物位的變化(連(lian)續(xu)(xu)量(liang)，輸出標準(zhun)連(lian)續(xu)(xu)量(liang)信號)

定(ding)(ding)點測量(liang)(liang)方式則只檢測物位是否(fou)達到上限,下限或某個特(te)定(ding)(ding)位置,定(ding)(ding)點測量(liang)(liang)儀表一般稱(cheng)為物位開關 (點位，輸出開關量(liang)(liang)信號)

按(an)工作原理分(fen)類,物位檢測(ce)儀表有直讀式(shi)(shi),靜壓式(shi)(shi),浮(fu)力式(shi)(shi),機(ji)械式(shi)(shi),電氣式(shi)(shi)等.

我(wo)(wo)們(men)在此(ci)按我(wo)(wo)們(men)的應(ying)用習慣分(fen)為接(jie)觸(chu)式(shi)和非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)兩(liang)大類,目前應(ying)用的接(jie)觸(chu)式(shi)物位(wei)儀表(biao)主(zhu)要包(bao)括(kuo)：重錘(chui)式(shi),電容式(shi),差壓式(shi)、浮球式(shi)等(deng).非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)主(zhu)要包(bao)括(kuo):射(she)線式(shi),超(chao)聲(sheng)(sheng)波式(shi),雷達式(shi)等(deng).由于篇(pian)幅關系我(wo)(wo)們(men)就此(ci)著重介紹超(chao)聲(sheng)(sheng)波物/液(ye)位(wei)計的工作原理和分(fen)類應(ying)用。

二、超聲波液位計超聲波液位計，物位計的原理及選型

在許多工業生產中(zhong)，如(ru)化工、石(shi)油、冶金、電力、水處理等行業，經常要對(dui)(dui)生產過程中(zhong)存(cun)儲在容器、儲罐、倉庫內的物料(liao)進(jin)(jin)行位置檢測(ce)和控制，物料(liao)物位檢測(ce)的準確(que)性(xing)(xing)、及(ji)(ji)時(shi)性(xing)(xing)對(dui)(dui)于實(shi)現安全、高效(xiao)的工業生產具有十(shi)分重(zhong)要的意(yi)義。計量的準確(que)與否將對(dui)(dui)企業的成本(ben)核(he)算、能源消耗等指標(biao)正確(que)計算及(ji)(ji)可信(xin)程度產生影響，同(tong)時(shi)檢測(ce)元件的適用(yong)范圍和使用(yong)維(wei)護(hu)也(ye)關系(xi)到生產能否正常穩定的進(jin)(jin)行。

正如(ru)上(shang)面所提到的(de)：一般測量(liang)(liang)物(wu)位的(de)方式(shi)有差壓(ya)式(shi)、重錘式(shi)、超聲波式(shi)、雷(lei)達(da)式(shi)等。隨著科學技術的(de)不斷(duan)展，生產自動化程度(du)越(yue)來(lai)越(yue)高，對物(wu)位的(de)測量(liang)(liang)精度(du)、可靠(kao)性和連續性要求也越(yue)來(lai)越(yue)高。超聲波物(wu)位測量(liang)(liang)憑借(jie)其(qi)非(fei)接(jie)觸方式(shi)以及(ji)抗腐蝕、無毒害、免維護、使用壽(shou)命長、性價比(bi)高等優(you)勢在國內外得(de)到越(yue)來(lai)越(yue)廣(guang)泛的(de)應用。

1、超(chao)聲波物/液位計的測量原理

我們一(yi)(yi)般把聲波(bo)(bo)(bo)頻率(lv)超過20kHz的(de)聲波(bo)(bo)(bo)稱為超聲波(bo)(bo)(bo)，超聲波(bo)(bo)(bo)是機械波(bo)(bo)(bo)的(de)一(yi)(yi)種(zhong)，即是機械振動在彈性介(jie)質中的(de)一(yi)(yi)種(zhong)傳(chuan)播過程，它的(de)特征(zheng)是頻率(lv)高(gao)、波(bo)(bo)(bo)長(chang)短、繞射(she)(she)現象(xiang)小(xiao)，另外方向性好，能夠(gou)成為射(she)(she)線而定向傳(chuan)播。超聲波(bo)(bo)(bo)在液體(ti)(ti)、固(gu)體(ti)(ti)中衰減很小(xiao)，因而穿(chuan)透能力強，尤是在對光(guang)不透明的(de)固(gu)體(ti)(ti)中，超聲波(bo)(bo)(bo)可穿(chuan)透幾(ji)十(shi)米的(de)長(chang)度，碰到雜質或(huo)界面(mian)就(jiu)會(hui)有(you)顯著的(de)反(fan)射(she)(she)，超聲波(bo)(bo)(bo)測量物位就(jiu)是利用了它的(de)這一(yi)(yi)特征(zheng)。

在(zai)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)檢(jian)(jian)測(ce)技術中，不管那種(zhong)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)儀器(qi)，都(dou)必須把(ba)電(dian)(dian)能轉(zhuan)換超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)發射(she)出去，再接(jie)收回(hui)來變(bian)換成(cheng)電(dian)(dian)信號，完(wan)成(cheng)這項(xiang)功能的裝(zhuang)置就叫超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)換能器(qi)，也稱探頭。如圖所示(shi)(shi)，將超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)換能器(qi)置于被測(ce)液體上方，向(xiang)下(xia)發射(she)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)，超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)穿過空氣介質，在(zai)遇到水面時被反射(she)回(hui)來，又被換能器(qi)所接(jie)收并轉(zhuan)換為電(dian)(dian)信號，電(dian)(dian)子檢(jian)(jian)測(ce)部分(fen)檢(jian)(jian)測(ce)到這一信號后將其變(bian)成(cheng)液位信號進(jin)行顯示(shi)(shi)并輸出。

由(you)(you)超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)在介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)傳播原理(li)可知，若介(jie)質(zhi)(zhi)壓(ya)力、溫度(du)(du)(du)、密度(du)(du)(du)、濕度(du)(du)(du)等條(tiao)件一定，則(ze)超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)在該(gai)介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)傳播速度(du)(du)(du)是(shi)一個常數。因此，當測出超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)由(you)(you)發射到(dao)(dao)遇到(dao)(dao)液(ye)(ye)面(mian)反射被接(jie)收所(suo)需(xu)要的(de)(de)時間(jian)，則(ze)可換(huan)算出超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)通過的(de)(de)路程，即得到(dao)(dao)了液(ye)(ye)位的(de)(de)數據(ju)。圖中(zhong)，D為池壁距(ju)(ju)(ju)超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)換(huan)能器中(zhong)心的(de)(de)距(ju)(ju)(ju)離(li)，A為超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)換(huan)能器距(ju)(ju)(ju)100%液(ye)(ye)面(mian)的(de)(de)距(ju)(ju)(ju)離(li)，H為100%測量范圍，B為超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)換(huan)能器距(ju)(ju)(ju)最(zui)低(di)液(ye)(ye)位距(ju)(ju)(ju)離(li)。一般儀表出廠時對(dui)對(dui)A、D、A/B都(dou)有(you)限(xian)制和要求。

2、超聲(sheng)波物/液位計選型應用

目前，國內(nei)外各種類型(xing)的(de)超聲波物位檢(jian)測儀(yi)(yi)應用(yong)比較廣泛，現就本公(gong)司(北京中(zhong)航科儀(yi)(yi)測控技術有限(xian)公(gong)司)生產(chan)的(de)CKY系(xi)列超聲波物液位計(分體式(shi)(shi)或者一體式(shi)(shi))在污水處理廠(chang)的(de)應用(yong)介紹它的(de)選型(xing)和使(shi)用(yong)。

2.1、CKY系列超聲波(bo)物/液位計的(de)特(te)點(dian)

HLT系列超聲波物/液位(wei)計是(shi)一種(zhong)智能化儀表，將它(ta)與適當型號(hao)的換(huan)能器通過電(dian)纜遠程連接，可以測量不同范圍的物位(wei)，因其特有(you)的智能軟件，使它(ta)具有(you)以下特點：

(1)同樣的測(ce)量(liang)范(fan)圍(wei)下該液(ye)位計D值要求(qiu)最小， 測(ce)量(liang)盲區最短;

(2)適用環境溫(wen)(wen)度(du)范圍廣-40～+95C，且(qie)帶自動溫(wen)(wen)度(du)補償;

(3)性能(neng)可靠、免維(wei)護。它采用智能(neng)軟件有效地識別真假回波(bo)，可滿(man)足許多接觸(chu)式不能(neng)測量(liang)應用場合;

(4)不受攪拌器影響，獨特的回波處理(li)功能(neng)保證在(zai)使用(yong) 攪拌器及(ji)其(qi)他液面(mian)浪涌現象嚴重或有(you)大量泡(pao)沫的場合仍(reng)能(neng)可靠工(gong)作并(bing)提(ti)供穩定讀數;

(5)安裝(zhuang)簡(jian)單，操(cao)作方(fang)便。

2.2、選型

根(gen)據需要和工況選擇合適的(de)型號是(shi)保(bao)證(zheng)測量結果準確可靠的(de)重要條件。

(1)最大測量范圍

CKY系列超聲波物液位計(分體(ti)(ti)式(shi)或(huo)者一體(ti)(ti)式(shi))可以配置4、6、8、10、20、30m等不同型號的(de)換能器。在選擇換能器時，需(xu)要考(kao)慮(lv)被測(ce)物料的(de)特性、界(jie)(jie)面上介質性質、環境情(qing)況(kuang)和生產(chan)系統的(de)操(cao)作(zuo)條件。超(chao)聲波(bo)發(fa)射后的(de)衰減程度和界(jie)(jie)面反(fan)射特性對測(ce)量范圍有(you)很大影響(xiang)。當超(chao)聲波(bo)衰減快，界(jie)(jie)面反(fan)射差(cha)時，為避(bi)免超(chao)聲波(bo)探頭接收到的(de)超(chao)聲波(bo)信(xin)號過弱，而(er)無(wu)法(fa)與噪音信(xin)號區(qu)分，就要增(zeng)大換能器的(de)發(fa)射功率。

(2)溫度補償

超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)探頭(tou)是采用具有(you)聲(sheng)(sheng)電(dian)效(xiao)應的材料制成的，當高于一(yi)定(ding)溫(wen)度時，壓電(dian)元(yuan)件(jian)(jian)將失去效(xiao)應，而不(bu)能使用。一(yi)般(ban)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)換能器在(zai)-20-80℃工作條件(jian)(jian)下(xia)較(jiao)合適。另(ling)外，由于超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)測量物位是基于被(bei)測物料界面上傳(chuan)遞超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)的介(jie)質(zhi)中(zhong)聲(sheng)(sheng)速C為(wei)定(ding)值，在(zai)實際應用中(zhong)，介(jie)質(zhi)的聲(sheng)(sheng)速除(chu)決定(ding)于介(jie)質(zhi)的成分外，還受溫(wen)度的影響。隨季節的變化，環境溫(wen)度變化很(hen)大，為(wei)保證測量精度，應選擇(ze)帶溫(wen)度補(bu)償(chang)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)物/液位計。

(3)聲速校正

物(wu)料界面上傳遞聲速(su)的(de)介質性質和成分影(ying)響測(ce)(ce)量(liang)結果，為(wei)適(shi)應不同(tong)的(de)測(ce)(ce)量(liang)介質，HLT系(xi)列超(chao)聲波物(wu)/液位計內部(bu)配(pei)置了聲速(su)校(xiao)正系(xi)統，以校(xiao)正由于介質的(de)成分變化而引起的(de)誤差。

2.3、換(huan)能器(qi)的安裝(zhuang)

檢(jian)測儀(yi)表能(neng)否(fou)獲(huo)得(de)準確的(de)測量數據，不僅與儀(yi)表本身的(de)精(jing)度有關，而且與儀(yi)表的(de)安裝(zhuang)和(he)調試有關。正確的(de)安裝(zhuang)除了可以(yi)獲(huo)得(de)更為準確的(de)檢(jian)測數據外，還可以(yi)保證(zheng)儀(yi)表工作穩定，維(wei)護(hu)方(fang)便。超聲波物位檢(jian)測儀(yi)在安裝(zhuang)時要注意以(yi)下幾(ji)點(dian)：

1、超聲波換能器(qi)應安(an)裝在只能“看見”被測(ce)介質表(biao)面的地方(fang)，使聲波在容器(qi)、儲罐和料倉中傳(chuan)送時不會(hui)遇到擋板、攪(jiao)拌器(qi)、倉壁(bi)等物(wu)體(ti)生成干(gan)擾，產生測(ce)量(liang)誤差;

2、超聲波(bo)換能器在其傳送和接收的脈沖之間，有一部(bu)分自身不能識(shi)別的盲(mang)區(qu)，為了(le)測(ce)量可靠，測(ce)量對象的最高物位應該(gai)在盲(mang)區(qu)之外;

3、測(ce)量儲(chu)倉(cang)內固(gu)體料(liao)位時(shi)，要考慮固(gu)體物(wu)料(liao)在界(jie)面上(shang)是不平整的(de)，通常在進(jin)料(liao)口的(de)物(wu)料(liao)高(gao)于儲(chu)倉(cang)周邊，因此，換能(neng)器應(ying)安裝在能(neng)反(fan)映物(wu)料(liao)平均(jun)高(gao)度的(de)位置上(shang);

4、安裝(zhuang)換(huan)能(neng)器的另(ling)一要點(dian)是(shi)避免(mian)零反(fan)射(she)。超聲波(bo)(bo)換(huan)能(neng)器對(dui)準罐底或(huo)卸(xie)料(liao)口的斜(xie)壁時，超聲脈沖發射(she)出來，卻收(shou)不(bu)到(dao)回(hui)波(bo)(bo)，檢(jian)測儀就發出報警或(huo)調(diao)節到(dao)最(zui)大限度，而(er)且(qie)，有把(ba)干擾回(hui)波(bo)(bo)作為物位回(hui)波(bo)(bo)接收(shou)的危險。解(jie)決這一問(wen)題的有效(xiao)辦(ban)法，就是(shi)在液體儲罐底部放一塊小型的反(fan)射(she)板(ban)或(huo)將換(huan)能(neng)器安裝(zhuang)在靠近罐中(zhong)線(xian)處。

5、超聲(sheng)(sheng)波(bo)換能(neng)器和檢測儀之間應采用屏(ping)蔽(bi)(bi)電(dian)纜連接，且屏(ping)蔽(bi)(bi)線兩端接地，以避(bi)免電(dian)噪聲(sheng)(sheng)的干擾。

三、結束語

由(you)于(yu)CKY系列超(chao)聲波(bo)物(wu)/液(ye)位計(ji)的非(fei)接觸測(ce)量(liang)原理(li)，從理(li)論(lun)上講，它適(shi)用于(yu)各種(zhong)工藝過程中(zhong)的物(wu)位測(ce)量(liang)，但在應(ying)用中(zhong)，它會受到(dao)各種(zhong)因(yin)素如(ru)安裝(zhuang)位置(zhi)、溫度、壓力、濕度以及被(bei)測(ce)介質表面的泡(pao)沫、浪涌(yong)等的影響。另外，超(chao)聲波(bo)的傳輸距(ju)離(li)和指向性與聲波(bo)頻率有關，且(qie)互相制約(yue)，因(yin)此，這種(zhong)測(ce)量(liang)方式不適(shi)合遠距(ju)離(li)測(ce)量(liang)。在實際應(ying)用中(zhong)，應(ying)根據測(ce)量(liang)要求(qiu)和工況選擇(ze)合適(shi)的儀(yi)表，以達到(dao)最佳(jia)測(ce)量(liang)效果。