基于参考声速法超声波
液位的测量
专业：电机与电器班级：06班姓名：陈志伟学号：2012230
基于参考声速法超声波液位的测量
摘要
目前市场上的超声波液位计品种多样，大多采用温度补偿方法对超声波传播速度进行校正，以提高仪表测量精度。此方法需在系统外加一个温度测量单元，通过测量环境温度，获得实际声速；由此也引进了温度测量误差，从而限制了系统精度的进一步提高。
本文是利用参考声速法实现声速校正的超声液位测量系统。设计中采用气介式测量方式，将一个反射性能良好的挡板固定在超声波探头和液面之间，通过测量挡板回波的时间，实现精确的声速校正，从而大大提高液位测量精度。此系统不但继承了传统超声波液位计的优点，而且无需采集环境温度，避免了由于测温误差引起的系统误差。
文中以超声波原理为理论依据, 以超声波传感器为接口部件, 利用超声波在空气中传播的时间差来测量距离, 从而设计了一套超声波测距系统。这种新型声速校正方法相对于传统补偿方法，性能更加优越，是今后超声波液位测量的发展方向，具有广阔的发展前景。
关键词：超声波液位计，探头，声速校正，挡板
第一章绪论
1.1液位测量的意义
近年来，随着电子技术的迅速发展，液位测量仪表中的测量技术经历了有机械向机电一体化再到自动化的发展过程。结合这两大技术，尤其是将微处理器引进液位测量系统，使得液位计的精度越来越来高，越来越来向智能化、一体化、小型化发展。在实际应用中，可根据需要选择合适的液位计，满足测量精度、测量环境等多方面的要求。
1.2液位计的种类
根据工作原理的不同，液位计可分为以下几种：直读液位计，浮子液位计，静压液位计，电磁液位计，超声波液位计，光纤液位计等等。传统的液位计逐渐被这些新型液位计所取代。新型液位计无论是在精度稳定性，还是在智能测量方面都比传统液位计有着明显的优势，是今后液位计发展方向。其中超声波液位计以其低成本高精度非接触式稳定性好等优势受到广泛青睐，发展出了适应不同场合的超声波液位计，广泛应用于石油化工，航空航天，水利，气象，环保医疗卫生，食品饮料等多个领域。
超声波液位计是非接触测量中发展最快的一种。该技术基于超声波在空气传播速度及遇到被测液体产生反射的原理。可实现非接触测量、测量范围宽、并且测量不受介质密度、介电常数、导电性等的影响，因此它的使用范围非常广泛，包括水渠、油罐、粘稠、腐蚀性及有毒液体等的液位测量。我国从就是年代开始将超声波测距技术应用到河流、湖泊等水体的水位测量中，以及油、浆等液体的液位测量中，超声波液位测量技术在越来越来多领域发挥极其重要的作用。
1.3超声波液位计概况
1.3.1国内外的超声波液位计发展
在国际上，把超声波技术用于液位测量己有较长时间，我国从20 世纪90 年代开始发展，将超声测距技术应用到河流、湖泊、水、渠等水体的水位测量中，以及油、浆等液体的液位测量中。目前国内高精度超声液位测量仪表的发展主要采用引进加吸收等手段，还有许多合资企业代理国外相应产品。国内自主研发超声波液位计的公司极少，不足十家，而且在测量范围，死区范围和精度都低于国外超声仪表的平均水平。有的厂家只有生产设备，没有标定装置。由此可见，我国在该领域的发展相对国外还有较大差距，在产品性能指标、仪表可靠性、企业
技术力量等方面都落后于西方发达国家。
就精度一项指标而言，目前国内超声波液位测量精度目前一般只达到3mm 或0.5%，盲区最小为30cm 。影响精度的因素除了超声波传感器本身的制作工艺外，还与发射和接收电路的性能以及误差的修正方法有关。
随着人们对引起测量误差因素的认识以及解决方法的提出，测量精度在逐步提高。近年来国内相关单位也加大了对这一领域的研究力度。在北京、上海、无锡、杭州等城市,均有一些公司小批量生产超声液位仪表,并不断开发新产品。天津中环天仪集团正在推出的超声波液位计具有0.2%的精度，1mm分辨力，是新品的代表之一。深信不久的将来,我国产品一定会有更加长足的进步。
1.3.2超声波液位计的优点与局限性
与其他种类的液位计相比，超声波液位计具有以下优点：
(1)非接触测量，超声波换能器安装在页面上方，不与被测介质接触，可方便的测量腐蚀性、粘稠性或有毒液体。
(2)适应性强，适用范围广，不受介质密度、介电常数、导电性的影响，对被测液体的物理化学性质的适应性极强。
(3)适用于有毒、有腐蚀、高粘度的液体测量，弥补了其他液位计在此类恶劣性测量环境的不足。
(4)通用性好，液位计即可测量开区液位，也可测量大型储油罐等液体液位。安装拆卸方便。
(5)几乎没有机械可动部件，无磨损，使用寿命长，重量轻。换能器内的压电元件以声频振动，振幅小，寿命长。
1.3.3超声波液位测量方法
目前，采用超声波测量液位的方法很多，有声波阻断法、脉冲回波法、共振法、频差法等连续液位测量方法，还有连续波阻抗法、连续波穿透式、脉冲反射式和脉冲穿透式等定点液位测量方法。
（1）声波阻断式是利用超声波在气体、液体和固体中被吸收而衰减的情况不同，来探测在超声波探头前方是否有液体或固体存在。当夜位达到预定高度时，超声波被阻断，即可发出报警信号或进行限位控制。
（2）脉冲回波测距法是利用声波在同一介质中有一定的传播速度，而在不同
的密度的介质分界面处会产生反射，从而根据声波从发射到接收到液面回波的时间间隔来计算液位。根据超声波探头安装的位子不同，该方法可分为气介式、固介式、液介式三种。
液介式：
图1-1a液介式单探头图1-1b液介式双探头图1-1c底置探头
气介式：
图1-2a气介式单探头图1-2b气介式双探头
固介式：声波经固体棒或金属管传播，经液面发射后再由固体棒传回接收换能器。这种方法由于由于有一定的局限性，所以应用的很少。
（3）共振法测量液位的基本原理是通过调节超声波的频率，使得探头和液面之间建立共振状态，根据共振频率和介质声速计算出探头至液面的距离。如果不知道声速，也可以利用某一固定距离测量时的共振，两者比较，计算探头至液面的距离。
第二章系统总体设计方案
2.1超声波
声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动。譬如，鼓面经敲击后，它就上下振动，这种振动状态通过空气媒质向四面八方传播，这便是声波。超声波是指振动频率大于20000Hz以上的,其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限
（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。
为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。
2.2超声波换能器
应用超声波进行测量，首先要解决的问题是如何发射和接收超声波，这就要用到超声波换能器。超声波换能器是整个电路中最关键的器件，又称为超声波探头。它的作用是完成电能与声能的相互转换。发射换能器将其他形式的能量转换成超声能量，接收换能器将超声能量转换成其他易于检测的能量。
超声波探头使用最多的是由压电晶片(或压电陶瓷)制成的换能器。超声波的接收和反射是基于压电晶片的压电效应和逆压电效应。其工作原理是：当压电晶片受发射脉冲激励后产生振动，即可发射声脉冲，此即逆压电效应。当超声波作用于晶片时，晶片受迫振动引起的形变可转换成相应的电信号，此为正压电效应。前者是超声波的发射，后者为超声波的接收。压电晶片的振动频率即探头的工作频率，主要取决于晶片的厚度和超声波在晶片材料中的传播速度，为得到较高的频率，要使晶片在共振状态下工作，此时晶片厚度为1／2波长。其中，PVDF 压电薄膜材料除了具有良好的物理性能外，在厚度、面积上有很大的选择余地，易于加工且频率范围宽，常用来制成40kHz～300kHz的超声换能器13引。压电晶片的材料通常有：锆钛酸铅陶瓷(P)，钛酸钡陶瓷(B)，钛酸铅陶瓷(T)，铌酸锂单晶(L)、碘酸锂单晶(1)、石英单晶(Q)以及其他压电材料(N)。
表2-2儿种常用压电晶片材料的主要参数
注：压电材料的居罩点是指压电材料完全丧失压电效应的温度；介电常数反映材料的介电性质，在制造探头考虑阻抗匹配时起作用；压电应变常数是指当压电体处于应力恒定的状态时，由于电场强度变化所产生的应变变化与电场强度变化之比，它关系着晶片发射性能的好坏；压电电压常数是指压电体在电位移恒定时，由于应力变化所产生的电场强度变化与应力变化之比，它关系着品片接收性能的好坏。
压电片的振动方式有很多种，如：薄片的厚度振动，纵片的长度振动，横片的长度振动，圆片的径向振动，圆管的厚度、长度、径向和扭转振动，弯曲振动等。其中，以薄片厚度振动用的最多。由于压电晶片本身较脆，并因各种绝缘、密封、防腐蚀、阻抗匹配以及防护不良环境要求，压电元件往往装在一壳体内构成探头。
2．2.1 基本原理
以石英晶体作为压电材料的超声波换能器，利用压电晶片的压电效应和逆压电效应来实现超声波的接收和反射。逆压电效应是指：当压电晶片受发射脉冲激励后产生振动，即可发射声脉冲，此为超声波的发射。正压电效应是指：当超声波作用于晶片时，晶片受迫振动引起的形变可转换成相应的电信号，此为超声波的接收。
压电晶片的振动频率即探头的工作频率，主要取决于晶片的厚度和超声波在晶片材料中的传播速度。压电陶瓷晶片有一个固有的谐振频率，即中心频率f0，为得到较高的频率，要使晶片在共振状态下工作。发射超声波时，加在其上面的交变电压的频率要与它的固有谐振频率f。一致；接收超声波时，作用在其上面的超声机械波的频率也要与它的固有频率一致。这样，超声传感器才有较高灵敏度。
在所用压电材料不变时，改变压电陶瓷晶片的几何尺寸，就可非常方便的改变其固有谐振频率。利用这一特性可制成各种频率的超声传感器。用于超声测距的超声换能器的中心频率一般为40kHz。
超声波换能器的压电晶片安装在一个小型外壳里，外壳的前面由一种声波很容易通过的金属丝网组成，在换能器的背面有两个电接头。将两个压电晶片粘在一起，它们的每个外表面都有作为施加电位用的镀银电极。制作过程中，在晶体片上形成电荷偶极子，并使其校准在一个确定的方向上，即“极化方向’。在双压电晶片组成的板里，两个压电片的极化方向是相反的。一个沿极化方向上所施加的外电场，将使晶体片随电场的极性发生膨胀或收缩，从而引起整个组件的弯曲。其工作原理如图2-1所示。一个交流电场将引起晶体片快速振动，从而将能量发射出去。
图2-l双压电晶片示意图
超声波换能器有一个特定的机械共振频率，即压电晶片的谐振频率，只有在相当接近这个共振频率时，才能有效地工作。所以必须用一个接近共振频率的交流频率信号施加到发射换能器上，以便使它发射适当强度的超声波，而当反射回换能器的超声波偏离共振频率较远时，则接收换能器产生的响应就小。
2.2.2超声换能器的主要参数
超声波换能器的参数主要有：
(1)中心频率：是指超声波发射换能器的谐振频率
(2)灵敏度：接收换能器灵敏度为施加0.1 Pa声压时，所产生的电压相对于lv／0.1Pa的分贝数；发射换能器灵敏度为施加1V电压所产生的声压相对于0．1Pa／lV的分贝数。
(3)带宽：中心频率处灵敏度最高。当离开中心频率，灵敏度下降，当下降
到一定值(dB数)时，两频率之间隔为带宽。
(4)发射角：发射超声波具有一定的指向性。
(5)电容：压电陶瓷片两极间的等效电容。
(6)电阻：压电陶瓷片两极问的电阻值。
另外，还有一些极限参数，如允许输入电压、温度范围、耐湿性等。
本设计中选用T／R40-16型超声波换能器。T一发射，R一接收，40-中心频率，16一外壳直径(mm)。如图2—2所示，超声换能器由压电晶片、锥形喇叭、底座、引线、金属外壳及屏蔽网组成。其中，压电晶片是换能器的核心，锥形喇叭使发射和接收超声波的能量集中，并使换能器有一定的指向角，金属网可防止外界力量对压电晶片和锥形喇叭的损害，金属网也起保护作用，但不影响发射和接收超声波。
图2—2超声波换能器内部结构
其性能指标：中心频率40±1KHZ，发射声压大于115dB，接收灵敏度大于64Db／v／ubar，-6dB指向为50deg，电容2400±25％PF，允许输入电压20v。其发射换能器频率特性曲线图如图2．3所示。
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图2-3超声发射换能器频率特性
由图可知，在中心频率40kHz处，超声发射器所产生的超声机械波最强，即在fo处所产生的超声声压能级最高。而在fo两侧，声压能级迅速衰减，因此超声波发射时要用非常接近中心频率f0的交流电压来驱动。同样，接收换能器在中心频率f0处输出电信号的幅度最大，即在fo处接收灵敏度最高。因此，超声波接收换能器具有很好的频率选择特性。
2．3时差法超声波液位计的基本原理
时差法超声波液位计的工作原理是首先由发射探头发射出超声波，在被测液体介质或其他借以测量的传声介质中传播至液面，经液面反射后，反射回波被接收探头所接收，测量超声波从发射到接收所经过的时间，根据介质中的声速，可计算出探头至液面的距离，进而得出液位高度。
根据超声波换能器的工作方式的不同，超声波液位计可分为一发一收的双探头模式和自发自收的单探头模式。根据传声介质的不同，又分为气介式、液介式和固介式三种安装方式。本文主要以气介式安装双探头超声波液位计作为研究对象。
其中，H表示探头与容器底部的距离，L表示超声波传输距离的一半，v
表示超声波声速，t表示超声波传播时间，h即所测液面实际高度。在两探头相距非常近时，可将超声波传播路径看成是与液面垂直的直线距离。
由上述可知，超声波液位计测液位需要知道超声波在空气中的传播速度和传播时间，以计算得出液位高度。因此，超声波液位计的精度取决于超声波声速和传播时间的计时精度。
2.4超声波测距原理
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。假设超声波在空气中的传播速度为v ，根据计时器记录的时间t ，液位高度为H ，如图所示
图2-7超声波测距原理
根据挡板回波的时间t 计算出参考声速即超声波在空气中的速度v ，一段时间后，有h=H-L=H-v*t2。
其中，H 表示探头与容器底部的距离，L 表示超声波传输距离的一半，v 表示超声波声速，t 表示超声波传播时间，h 即所测液面实际高度。在两探头相距非常近时，可将超声波传播路径看成是与液面垂直的直线距离。
由上述可知，超声波液位计测液位需要知道超声波在空气中的传播速度和传播时间，以计算得出液位高度。因此，超声波液位计的精度取决于超声波声速和传播时间的计时精度。
第三章 超声波液位计的整体设计
3．1超声波液位计系统结构
超声波液位测量系统基于“回波测距”的原理。由超声波的发射探头发射超声波，声波遇到障碍物后反射，由超声波接收探头接收。测出从超声波发射脉
冲串至接收到回波信号的传输时间，及超声波在介质中的实际传输速度，就可算出液位高度。
为了尽可能的提高系统精度，本测量系统将超声波检测技术与计算机技术相结合，对连续及定点液位进行自动测量，并能显示和打印出液位数据。
由上述章节可知，超声波在介质中的传播速度不是固定值，随温度的变化而变化，因此很多超声波液位计测量系统通过温度补偿，实现高精度的测量。在本设计中，采用设置参考挡板对声速进行校正，不需采集环境温度。利用挡板进行声速校正的超声波液位计的系统结构如图3-1所示。在超声波探头与液面之间设置一个反射性能良好的挡板，挡板与探头之间的距离是固定的。探头选用R／T40—16型，即一发一收双探头模式，中心频率40KHz，探头外壳直径16mm。
首先，通过测得超声波从发射探头经挡板反射回到接收探头的传播时间差，可获得测量环境下超声波实际声速，以此作为液位计算中的参考声速，达到声速校正的目的，从而实现高精度的液位测量。
3.1 液位测量系统原理框图
系统工作原理：上电后，单片机管脚p2.0组40kHz的方波，经发射电路升压放大后激发超声波发射探头T40发射超声波，接收探头R40接收到反射回波后经接收电路放大滤波，将正弦波转换成方波信号，作为单片机计时的外部中断信号。单片机接收两次中断信号，分别是挡板回波中断和液面回波中断，分别由单片机定时器T0和T1计时。挡板回波计时只为了获得参考声速，由液面回波
计时和参考声速来计算探头与液面的距离，进而由单片机计算出实际液位值，最后由数码管显示。发射探头和接收探头呈一定角度安装，挡板固定在探头下方距离一定的位置。当两探头水平安装位置相距很近时，可近似垂直液面安装。
3．2探头和参考挡板的安装方式
本设计中采用了设置声速校正具的方法获得参考声速，这里的声速校正具是一个反射性能良好的挡板。挡板与探头之间的距离固定，以获得测量环境下的实际超声波声速。此设计中的关键问题是如何安装超声波探头与参考挡板，包括两探头之间的距离、探头中心轴线与垂直方向的夹角、探头与挡板的距离以及挡板的大小等问题。下面将对此做出详细讨论。探头与挡板安装结构图，如图3．2所
图3-2探头和挡板安装位置示意图
3.3.发射电路的设计
发射电路的主要目的是驱动超声波发射探头内的压电晶片振动，使之发出超声波，并且发射的超声波具有一定的能量，可传播较远的距离，实现测量的目的。驱动超声发射探头工作的方式很多，只要在探头上施加一串其频率与探头中心频
率一致且能量足够大的脉冲即可。发射脉冲可以由单片机或振动器来实现。而要获得足够大的能量，则可用三极管、场效应管、变压器等实现。本设计中采用的是由单片机发出40kHz的方波，并由三极管和变压器对其升压放大，驱动超声波发射探头发射出能量足够大的超声波。实验所用的超声波探头为T／R40．16型，它在频率40kHz，幅值20V的电压驱动下，才能发挥最佳性能。由于单片机P2．0管脚输出的方波电压只有5V，其驱动能力无法达到驱动超声波换能器的要求，系统选用三极管9013对单片机发出的方波信号进行放大，并用变压器升压，使得加在超声波发射探头上的电压达到驱动其工作的能力，并且发射出的超声波能量足够大，可传播较远的距离，达到测量的目的。发射电路如图3．3所示。
由单片机AT89S52的p2．O管脚发出频率40kHz的方波，经由2．2KQ 的电阻与三极管9013基极相连，组成共射基放大电路将信号放大，再利用变压器为其升压。驱动超声波发射探头T40发出能量足够大的超声波，并传播较远的距离，实现测量的目的。
3．4收电路的设计
超声波接收探头在接收到回波信号后，压电晶片将信号转换成了电压信号(正弦波)。因此需要将正弦波转换为方波信号，所以这罩使用了电压比较器
LM311，输出方波信号控制D触发器的时钟端，D触发器将中断信号送至单片机，在中断服务程序停止定时器T，从而获得超声波传播时间，进而计算出液位高度。超声波信号在传播过程中，由于介质吸收、声束扩散等原因会发生衰减，因此接收到的回波信号很弱，需要先经接收电路进行两级放大。因此，接收电路实现超声回波信号的滤波放大、整形及产生中断信号的功能。超声波接收电路原理框图如图3-4所示。
图3-4接收电路原理图
接收探头接收到回波信号后，经由运算放大器LM833N组成的比例放大电路实现信号放大，以满足长距离测量的要求。放大电路图如图3．5所示。
图3-5接收电路放大部分电路图
因为送往单片机的需是方波信号，而超声波接收探头接收信号后获得的是正弦波信号，所以需要整形电路完成正弦波到方波信号的转换。电路中采用集成电压比较器LM311将正弦波转换为方波信号其输出信号作为D触发器的时钟信号。在放大电路与电压比较器之间连接一个变阻器，这是由于随着超声波传播距离的增加，回波信号由于衰减变弱，近距离回波信号与远距离回波信号电压相差很大，可通过调节变阻器来调节输入信号电压值。集成电压比较器LM311的工作原理图如图3-6所示。
图3-6 LM311工作原理图
回波信号经放大电路放大后，由电压比较器LM311将正弦波转换为方波，其输出信号作为D触发器的时钟信号。D触发器的D端接单片机的P1．2管脚。平时该管脚置成高电平，当单片机发送完方波信号后，在允许外部中断0中断的同时，将P1．2置成低电平；当接收到回波信号，并将其转换成D触发器的时钟信号后，D管脚的低电平将通过D触发器的Q端送出，作为单片机的外部中断信号，实现对回波信号计时的目的。
3．3．4远程通讯接口设计
超声波液位计用于室外环境或不便于工作人员操作的场合时，远程通讯功能可满足人们对超声波液位计的实时监控，本系统采用RS232C串行通讯接口实现单片机与上位机的远程通信。RS232C147是美国电子工业协会正式公布的串行总线标准，是应用最早、也是目前最常用的串行接121标准，用来实现计算机之间、计算机与外设之间的数据通讯。但它采用单端驱动非差分接收电路，因而存在传输距离不太远(最大传输距离15m)，传输速率不太高(最大数据速率19．2kpbs)的问题。结合超声波液位计的应用环境，采用RS232C可满足一般的工业现场要求，且成本低，是比较合适的选择。RS232C标准规定接口有25根连线，采用25针或9针的连接器，通常只有9个信号经常使用。本设计中选用9针D型连接器。9针与25针连接器之间引脚对应关系及引脚功能见表3．16所示。
表3．16 D型连接器各引脚功能表
由于RS232C采用负逻辑，要求高低电平有较大幅度，作为驱动输出时，逻辑负(即数字0)为+3一+15V，逻辑正(即数字1)为?3 15V，其用J下负电压表示逻辑状态与单片机以TTL高低电平表示逻辑状态的规定不同；因此要实现上位机与单片机之I’日J的通讯，必须进行电平转换。本设计使用的是MAX202芯片来实现这一电平转换功能。串行通讯接口电路如图3-9所示。
图3-9串行通讯接口电路图
MAX202的9、10管脚分别连接单片机串行接口的接收数据端RXD和发数据端TXD，7、8管脚连接Pc机串行El的接收端和发送端。另外没有使用通道全部接地。
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外贴式超声波液位计 一、外贴式超声波液位计原理 外贴式超声波液位计从罐外连续、精确的测量罐内的液位，完全不接触罐内的液体和气体，实现了真正的隔离测量。外贴式超声波液位计测量方式不同与其他液位计(安装其他液位计时必须在容器上开孔，在容器内部测量液位)，其特点是无需在容器上开孔，利用超声波分析原理，在容器外部就能够不间断地测出液面的精确高度。该仪表安装时不需要在罐壁上开孔安装传感器，仪表既不接触容器内的液态介质，也不接触容器内的气态介质。有效解决了在强腐蚀、剧毒、高压力、易燃爆、高纯度、无杂菌感染等特殊恶劣、苛刻条件下测量液位这一世界技术难题。因为外测液位仪完全不接触容器内的液体，因此，它使用时极为安全可靠，安装维护特别方便，是绿色环保仪表，可广泛用于各种容器内液面的连续精确测量。 二、外贴式超声波液位计工作原理： 外贴式超声波液位计处理后的液位高度数值准确，无需CPU再作分析、比较、判断。CPU获取液位数值后，可送NVRAM存储、送数码显示器显示。此外仪表可输出4～20mA标准信号或通过RS-485接口将测量结果输出至上位计算机(或二次表)。 如图2所示，测量液位时，经过调制过的声波信号从探头发射出去，经过液面反射回来后由探头检测到回波信号。回波信号经过预处理、加工、后处理后直接准确给出时间t,CPU根据数字模型表述关系计算出液面高度。 h=act/2 h：液位高度 t：声波从发射到返回所用的时间
a：修正系数 c：超声波在液体中传播的声速 液位计工作原理示意图图2 三.技术优势： 1)外贴式超声波液位计优势如下： •传感器安装在罐体外壁上与被测液体不接触 •超声波的测量原理对人无害 •运算时间非常短 •传感器和变送器之间的距离可达300m •不受罐内高压的影响 •用该产品使带有泡沫的介质液位同样精确测量成为可能•外安装的传感器不存在卫生问题 •同样可以测量有毒、有害、腐蚀性的介质液位 •传感器无可动件无磨损
一、雷达液位计 测量原理 发射能量很低的极短的微波脉冲通过天线系统发 射并接收。雷达波以光速运行。运行时间可以通 过[wiki]电子[/wiki]部件被转换成物位信号。一 种特殊的时间延伸方法可以确保极短时间内稳定 和精确的测量。 即使工况比较复杂的情况下，存在虚假回波，用 最新的微处理技术和调试[wiki]软件[/wiki]也 可以准确的分析出物位的回波。 输入 天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线 路，微处理器对此信号进行处理，识别出微脉冲 在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别 由智能软件完成，精度可达到毫米级。距离物料 表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比： D=C×T/2 其中C为光速 因空罐的距离E已知，则物位L为： L=E-D 输出 通过输入空罐高度E（=零点），满罐高度F（=满量程）及一些应用参数来设定，应用参数将自动使仪表适应测量[wiki]环境[/wiki]。对应于4－20mA输出。 应用介质： λ KONERD60系列雷达物位计适用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量，适用于温度、压力变化大；有惰性气体及挥发存在的场合。 λ采用微波脉冲的测量方法，并可在工业频率波段范围内正常工作。波束能量较低，可安装于各种金属、非金属容器或管道内，对人体及环境均无伤害。 二、超声波液位计 是由微处理器控制的数字物位仪表。在测量中 脉冲超声波由传感器（换能器）发出，声波经物体表面 反射后被同一传感器接收，转换成电信号。并由声波的 发射和接收之间的时间来计算传感器到被测物体的距 离。由于采用非接触的测量，被测介质几乎不受限制， 可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量。 采用SMD技术，提高仪器可靠性。 自动功率调整、增益控制、温度补偿。 先进的检测技术，丰富的软件功能适应各种复杂环境。 采用新型的波形计算技术，提高仪表的测量精度。 具有干扰回波的抑止功能保证测量数据的真实。
手持编程器用法 （1）进入编程模式 注意： ·编程器里的电池可以替换 ·手持编程器需要另外订购 将编程器对准显示屏顶部的红外端口并按键。 参数更改 1 在运行模式下将编程器对准仪器并按编程 键。再按切换 键。进入编程模式。 下一步要键入的数字会进入以下3个区域：参数号区、参数值区、通道号区。由多次重复按切换键选择进入哪个区域。当前状态进入的是参数号区 2 这时字母P 前面的数字消失,出现3个“_ _ _”表示可以更改参数号。键入“001”进入P001号参数，再键入参数值“1”，选择测量模式为“物位测量模式”。 3 按“回车”键 ，保存所设设置。 4 按切 换 键再次选择参数号区。 5 这时字母P 前面的数字消失表示，再次出现3个“_ _ _”，可以更改参数号。键入“002”进入P002号参数，再键入“1” 选择所测类型为“液体”。 6 按“回车”键 保存所设设置。 7 依此类推 设置P003参数的参数值为“2”， P004为“***”（以超声波传感器类型决定，如XPS10探头的代号为：102） P005为“1” P006为零点值，即探头发射面开始算起到仓底的距离。物位下降到此位置时，仪表输出为4mA P007为满度值，即从P006定义的仓底（零点）向上多少米为100%（物位升到此位置时，仪表输出为20mA）。 （在实际应用过程中P006、P007均可设为相同数值。例如：仓高15米，P006=15，P007=15。） 如果所购设备为双通道系列（即一个主机带两个传感器），在设定完01通道后还需要设定02通道， 详细说明如下： 8 如果设置第二通道，将左上角点号切换为“02”，重复以上步骤。 切换方法：按切换 键2次，使左上角显示“___ ___”，然后输入“02” 9 如果需要退出编程模式，进入运行模式，再次按编程键 即可。
XLCY-1二线制超声波液位计 操作说明书 一、概述 XLC Y-1二线制超声波液（物）位计是智能型非接触式液（物）位测量仪表。产品具有自动功率调整，增益控制，温度补偿，采用先进的检测和计算技术，对干扰信号有抑制功能，从而在根本上提高了仪表的测量精度，保证测量结果的真实。产品可广泛用于各种液体的液位和固体的料位高度测量，也可用于距离的测量。 、主要参数
三、操作说明 V — >LCD 显示信息 1. 主显示界面：给仪表通电后，经过仪表启动过程，仪表正常工作 后就进入主显示界面，主显示界面有以下 2种显示方式（液位和 距离） 注：主显示界面由用户参数 DIST （0）LEVEL （1）中设的值决定。（详 见参数说明） 2、 用户参数界面（各代码的说明、 F 表面到测量液（物）面最小距离, 在这一区间内仪表无法正常工作，一般取值 30CM ?60C 之间。 REAT 测量数据的变化率： 测量数据的变化率控制，该值显示 每次测量后 最大允许的测量值变化量，一般测液位时设定为 10?30mm 设定为00mm 寸仪表转换至物（料）位模式。 “00”时显示距离，设定为“ 01”时显示液位，设成“ 02”，“ 03” 为工厂调试模式，实际现场使用时不建议在此模式下。 参数意义） PASS 密码输入（输入3456进入 参数设定） MAX DIST 空距：设成探头底面到 液位值为0位置的距离 FULL 满度：20mA 电流设定点。 BLANKING 测量盲区：盲区即探头 4 =—t 三—I ■三 空蹬 M_DI31 ? ■■ B ^LL I ■ ■ LI ■ ■ ■ ■ ■ I ■ l__^ I ■ II ^__l . _ aSs^jShlliu^d ' ■.；?：：： Zi ■ III. I ■ ■ ■ . . ■ ■ ■ .. I .11. .Ill .1 I III. ■ i ? I d-nA DIST(0)LEVEL(1) 显示内容：显示距离与液位的切换， 设定为
几种液位计的原理与选型． 磁翻柱液位计 主要原理 磁翻柱液位计也称为磁翻板液位计，它的结构主要基于浮力和磁力原理设计生产的。带有磁体的浮子（简称磁性浮子）在被测介质中的位置受浮力作用影响。液位的变化导致磁性浮子位置的变化、磁性浮子和磁翻柱（也成为磁翻板）的静磁力耦合作用导致磁翻柱翻转一定角度（磁翻柱表面涂敷不同的颜色），进而反映容器内液位的情况。 配合传感器（磁簧开关）和精密电子元器件等构成的电子模块和变送器模块，可以变送输出电阻值信号、电流值（4～20mA）信号、开关信号以及其他电学信号。从而实现现场观测和远程控制的完美结合。 适用范围及特点 本液位计采用优质磁体和进口电子元件，使产品具有：设计合理、结构简单、使用方便、性能稳定、使用寿命长、便于安装维护等优点。 本液位计输出信号多样，实现远距离的液位指示、检测、控制和记录。 本液位计几乎可以适用于各种工业自动化过程控制中的液位测量与控制。可以广泛运用于石油加工、食品加工、化工、水处理、制药、电力、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域中的液位测量、控制与监测。 磁浮球液位计（液位开关） 主要原理 磁浮球液位计（液位开关）结构主要基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球（简称浮球）在被测介质中的位置受浮力作用影响：液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，使串联入电路的元件（如定值电阻）的数量发生变化，进而使仪表电路系统的电学量发生改变。也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。通过检测电学量的变化来反映容器内液位的情况。 该液位计可以直接输出电阻值信号，也可以配合使用变送模块，输出电流值（4～20mA）信号；同时配合其他转换器，输出电压信号或者开关信号（也可以按照客户需求转换器由公司配送）。从而实现电学信号的远程传输、分析与控制。 适用范围及特点 本产品采用优质磁体和进口电子元件，使产品具有：结构简单、使用方便、性能稳定、使用寿命长、便于安装维护等优点。 本产品几乎可以适用与各种工业自动化过程控制中的液位测量与控制，可以广泛运用于石油加工、食品加工、化工、水处理、制药、电力、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域中的液位测量、控制与监测。 防爆浮球液位开关 主要原理 防爆浮球液位开关，也称为防爆浮球液位控制器。它是专门为爆炸性环境中使用而设计制造的液位控制仪表，本产品是基于浮力原理和杠杆原理设计的，当容器内液位发生变化时，浮球的位置将随液位的变化而变化，浮球的这种位移将通过杠杆作用于微动开关，进而由微动开关产生开关信号。 适用范围及特点 本产品采用优质材料和进口电子元件，使产品具有：设计合理、结构简单、使用方便、性能
KOE超声波液位计用户使用手册
目录 一、概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 二、产品特色。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 三、技术参数。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 四、菜单操作及参数设置。。。。。。。。3 五、安装方法及使用注意事项。。。。8 六、接线示意图。。。。。。。。。。。。。。。。10 七、疑难现象及处理方法。。。。。。。。12 八、本机接线定义。。。。。。。。。。。。。。14 九、产品合格证。。。。。。。。。。。。。。。。15 十、产品保修记录卡。。。。。。。。。。。。16
一、概述 超声波物位仪https://www.doczj.com/doc/0d7663508.html,是一台博采众长，吸取了国内外多种物位仪优点。实现了全数字化，人性化设计理念的通用型物位仪，具有完善的物位测控，数据传输和人机交流功能。主芯片采用进口工业级单片机，数字温度补偿等…相关专用集成电路。具有抗干扰性强，可任意设置上下限节点及在线输出调节，并带有现场显示，模拟量，开关量及RS485输出任选，可方便与主机连接。外壳采用铝合金防水外壳，探头部分选用PP或不锈钢头，壳体小巧且相当坚固。其电路主板采用优质贴片元器件，贴片式键盘，使产品性能更稳定可靠。因此可广泛应用于与料位，液位测控相关的各个领域。 二、产品特色 ●电压适应范围宽，12-24 V的直流电压内工作。 ●具有手动恢复出厂设置功能。 ●设定比重参数后，能直接显示出容器内重量。 ●在选择电流或电压输出时，可任意调整其输出范围。 ●具有增值/差值测距选择，既可测距离也可测物位。 ●可在工作中自动关闭显示，以节省整机耗电。 ●具有1-15级发射脉冲强度，可根据工况设定。 ●具有满量程起点和终点任意设置功能。 以下各项定货时选购 ●4组限继电器开路控制输出设定，用于料位、液位控制。 ●4～20mA电流输出，RS485串行数据输出 ●选择PC串口输出及转换附件，可直接与PC机组网。
目录 GLP-7二线型超声波液（物）位计............................................... - 1 - GLP-7三线、四线型超声波液（物）位计......................................... - 2 - GLP-4型超声波液（物）位仪................................................... - 3 - GLP-5型中文超声波明渠流量计................................................. - 4 - GLP-6型中文超声波液位差计................................................... - 5 - 安装位置.................................................................... - 6 - 安装注意事项................................................................ - 6 - 各款仪表接线图.............................................................. - 7 - 仪表尺寸.................................................................... - 8 - 适应场合注意事项............................................................ - 8 - 选型表...................................................................... - 9 -
公司名称：杭州拓胜自动化仪表有限公司 地址：杭州市石桥路272号商务楼A04室邮编：310022 销售热线：（0571）88138856 /85353259 传真：(0571)85353259 网址：https://www.doczj.com/doc/0d7663508.html, E _ mail：hztuosheng@https://www.doczj.com/doc/0d7663508.html, 温馨提示：安装调试前，请仔细阅读用户手册！！ TS-L300型 用户手册 量程： 仪表工作电压： 杭州拓胜自动化仪表有限公司 超声波液位计
超声波液位计 超声波液位计保修卡回执 用户名称 联系地址 联系人联系电话 产品型号产品编号 验收日期安装负责人…………………………………………………………………… 超声波液位计保修卡说明 产品型号产品编号 验收日期安装负责人 保修政策： ●用户在维修时请出示保修卡。在保修期内因正常使用出现的故障，可凭 保修卡享受规定的免费保修。 ●保修期限：本公司产品保修期由验收日期起算十二个月内。 以下情况不在免费保修范围内： ●产品或其部件已超出免费保修期。 ●因使用环境不符合产品使用要求而导致的硬件故障。 ●因不良的电源环境或异物进入设备所引起的故障或损坏。 ●由于未能按使用操作手册上所写的使用方法和注意事项进行操作而造成的故障。 ●由于不可抵抗力如：雷电、水火灾等自然因素而造成的故障。 擅自拆机修理或越权改装或滥用造成的故障或损坏。 限制说明： ●请用户妥善保存保修卡作为保修凭证，遗失不补。 本保修卡解释权限归本公司所有，本公司有权对本卡内容进行修改，恕不事先通知。 7 超声波液位计 目录 1概述 (1) 2 技术指标 (1) 3仪表安装 (2) 3.1仪表外形尺寸 (2) 3.2仪表接线 (2) 3.3安装参数含义 (3) 3.4仪表安装原则 (3) 3.5安装注意事项 (4) 4仪表调试 (4) 4.1键盘说明 (4) 4.2 参数的设置 (4) 4.2.1 液位标定 (4) 4.2.2 20mA设置 (5) 4.2.3探头高度 (5) 4.2.4显示模式设置 (5) 4.4.7 P--Multi菜单 (6) 超声波液位计保修卡回执 (7)
Endress+Hauser超声波液位计设置 我们需设置三个参数： V0H1 探头到滤池滤砂的距离 V0H2 设定的量程 V0H9 实际液位高度 调试步骤：先设定量程V0H2，再估计探头到滤砂的距离设定V0H1，通过查看V0H9的数据，调节V0H1，在滤池没有水时将其调节到0。 具体操作步骤如下： 1、如何选择V、H参数 通过相应按键可选择V、H的参数，当你一直按着V或H按 键时相应V、H的参数将不断的循环增减。 2、设定V0H2参数 V0H2参数为设定的量程，如下图我们设定的量程为3m： 设定时通过按键对数值的增减操作，一直按着时数 值将会不断的增（减）。 3、初设V0H1参数 V0H1参数为探头到底砂的距离，我们需要先估计一下，现滤池液位计探头到底砂的距离大概为2m。
4、调节V0H1参数，查看V0H9参数 当我们初设了V0H1参数，然后查看V0H9参数，V0H9为实际的液位数值。 我们在进行调试液位计时，需保证滤池中无水，这样V0H9应该需要调节到0。如下图： 我们需要不断的调节V0H1参数使得V0H9参数设置为0.00，当然在0.00-0.01之间波动也无妨，但不要在0.00-0.03之间波动。 在调节V0H1参数查看V0H9参数时，若V0H9变大则说明V0H1参数偏大，反之则偏小，我们需不断反复的调节V0H1参数，尽量使得V0H9参数达到标准。每次调节V0H1参数后查看V0H9参数，需要观察V0H9参数1分钟以上，看看是否稳定。 超声波液位计RESET：将参数V9H5设定为333即可复位超声波液位计。
你可以先尝试在V3H0输入1m，这是抑制，从上往下1m内的干扰将被抑制。 然后退到V0H0看示数是否正常。 若不行则先记录下空标满标值如下。 V0H1是空标值，也就是探头到池底的距离。 V0H2是满标值，也就是空标值减去0.3m的盲区，该值需要与上位机对应上，相当于量程。同时按－和V便是复位，复位后需要重新设空标和满标。 设好后选择V0H0，便是显示测量值的主界面。 若还不行，建议更换仪表测试。
超声波液位计和雷达液位计的区别 我们一般把声波频率超过20kHz的声波称为超声波，超声波是机械波的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程，它的特征是频率高、波长短、绕射现象小，另外方向性好，能够成为射线而定向传播。超声波在液体、固体中衰减很小，因而穿透能力强，尤其是在对光不透明的固体中，超声波可穿透几十米的长度，碰到杂质或界面就会有显著的反射，超声波测量物位就是利用了它的这一特征。 在超声波检测技术中，不管那种超声波仪器，都必须把电能转换超声波发射出去，再接收回来变换成电信号，完成这项功能的装置就叫超声波换能器，也称探头。如图所示，将超声波换能器置于被测液体上方，向下发射超声波，超声波穿过空气介质，在遇到水面时被反射回来，又被换能器所接收并转换为电信号，电子检测部分检测到这一信号后将其变成液位信号进行显示并输出。 由超声波在介质中传播原理可知，若介质压力、温度、密度、湿度等条件一定，则超声波在该介质中传播速度是一个常数。因此，当测出超声波由发射到遇到液面反射被接收所需要的时间，则可换算出超声波通过的路程，即得到了液位的数据。 超声波有盲区，安装时必须计算预留出传感器安装位置与测量液体之间的距离。 雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下： D=CT/2 式中 D——雷达液位计到液面的距离 C——光速 T——电磁波运行时间
雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。 在实际运用中，雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的液位计，功耗大，须采用四线制，电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的液位计，功耗低，可用二线制的24V DC供电，容易实现本质安全，精确度高，适用范围更广。 超声波用的是声波，雷达用的是电磁波，这才是最大的区别。而且超声波的穿透能力和方向性都比电磁波强的多，这就是超声波探测现在比较流行的原因。 主要应用场合的区别： 1.雷达测量范围要比超声波大很多。 2.雷达有喇叭式、杆式、缆式，相对超声波能够应用于更复杂的工况。 3.超声波精度不如雷达。 4.雷达相对价位较高。 5.用雷达的时候要考虑介质的介电常数。 6.超声波不能应用于真空、蒸汽含量过高或液面有泡沫等工况。
仪表操作规程超声波液位 计 The pony was revised in January 2021
超声波液位计操作规程 本规程适用于公司在用的Sitrans PROBE LU一体化超声波液位计的维护、校准、投运及检修的具体技术要求和操作程序。 一、工作原理 超声波液位计工作原理是由超声波换能器(探头)发出高频脉冲声波遇到被测物位(物料)表面被反射折回反射回波被换能器接收转换成电信号。声波的传播时间与声波的发出到物体表面的距离成正比。声波传输距离H与声速V和声传输时间T的关系可用公式表示:H=V×T/2. 这样，只要测得超声波从发射到接收的这个传播时间，就可以得到从探头到物料的距离了。 Sitrans PROBE LU一个回路供电的连续物位监测器。仪表整体包括传感器和与之相连的电子元器件。传感器的材质为ETFE（乙烯-聚四氟乙烯），另外，在传感器中内置一个温度敏感元件来补偿应用过程当中的温度变化。 电源：24VDC 最大550Ω 频率：54KHz 量程范围：6m型：0.25m～6m，12m型：0.25m～12m 盲区：0.25m 精度：最大量程的0.15%
二、运行模式 上电后，Sitrans PROBE LU自动启动探测料位。初始读数为以设置的零点（空 位）为基准的料位值（单位米）。正常显示如下图： 1—初始读数（显示物位，采用物理单位或百分比） 2—次级读数（显示补充读数的参数代码） 3—回声状态指示标志：可信回波或不可信回波 4—物理单位或百分比 5—状态棒图显示物位值 6—补充读数 如果回波的置信度降到低于回波置信度阈值，则故障保护计时器开始运行。当计时器计时满时，字母LOE（回波丢失）与读数交替显示。 三、编程模式 1、编程模式显示如下图： 1—初始读数（显示参数值） 2—次级读数（显示参数代码） 3—编程状态标志
超声波液位计简介与选型 超声波液位计适于应用环境 通常应用于温度在-40℃～100℃之间、压力在3Bar(5kg/cm2)以下的场所进行液位或料位的测量。在常温、常压的情况下，选择超声波液位计测量液体液位是最佳的选择，具有工作可靠、安装简便、使用周期长、免维护的特点，并具有相对的价格优势。由于超声波液位计在测量物位时，与被测介质不接触，同时为全密闭防腐结构，因此对于粘稠的、腐蚀性的、浑浊的等各种液体的液位测量，效果最佳。 对于密闭容器内的挥发性的液体的液位测量，应注意两点 容器内气体声速可能与空气中的声速不同，如液位计不能对声速进行修正，则会出现一定的误差； 挥发性的液体会在超声波液位计探头表面凝结，阻挡声波的收发，要求液位计具有可变功率控制功能。 超声波液位计对固体料位的效果 使用超声波液位计进行料位测量是可行的，有足够的应用经验和成功实例。在对料位进行测量时，应选择好安装位置，选择料面相对平整的位置；对于粉末状的料位，可选择功率(量程)更大的物位计进行测量。 对于液面剧烈波动的液体，三种方法使用超声波液位计进行液位测量 1.选用具有自动功率控制功能的超声波液位计； 2.选用更大量程的超声波液位计； 3.在液体中加入塑料管，测量塑料管内液位。 两线制超声波液位计与三线制超声波液位计不同 两线制超声波液位计其供电(DC24v)与信号输出(DC4-20mA)共用一个回路，仅使用两条线即可，为标准的变送器形式，不足之处是发射功率相对略微微弱一些。三线制超声波液位计实际上为四线制，其供电(DC24v)与信号输出(DC4-20mA)回路分离，各使用两条线，当它们负端共地相连时，通常使用三条线即可。其优势是发射功率较大。 超声波液位计的盲区
超声波液位 超声波液位计是由微处理器控制的数字物位仪表。在测量中脉冲超声波由传感器（换能器）发出，声波经物体表面反射后被同一传感器接收，转换成电信号。并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测物体的距离。由于采用非接触的测量，被测介质几乎不受限制，可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量。 目录 基本简介 工作原理 现场条件 产品特点 超声波液位计测量水位的原理以及安装要求 超声波液位计主要技术参数 HD-ALY系列精巧型小盲区超声波液位计 基本简介 QF-8000超声波液位计可采用二线制、三线制或四线制技术，二线制为：供电与信号输出共用;三线制为：供电回路和信号输出回路独立，当采用直流24v供电时，可使用一根3芯电缆线，供电负端和信号输出负端共用一根芯线；四线制为：当采用交流220v供电时，或者当采用直流24v供电，要求供电回路与信号输出回路完全隔离时，应使用一根4芯电缆线。直流或交流供电，具有 4~20mADC，高低位开关量输出。 量程范围：0-50米，多种形式可选，适合各种腐蚀性、化工类场合，精度高，远传信号输出，PLC 系统监控。 工作原理 QF-8000超声波物位计工作原理是由超声波换能器（探头）发出高频脉冲声波遇到被测物位(物料)表面被反射折回反射回波被换能器接收转换成电信号.声波的传播时间与声波的发出到物体表面的距离成正比.声波传输距离S与声速C和声传输时间T的关系可用公式表示:S=C×T/2. 探头部分发射出超声波，然后被液面反射，探头部分
再接收，探头到液(物)面的距离和超声波经过的时间成比例: hb = ct2 即 距离[m] = 时间×声速/2 [m] 声速的温度补偿公式: LU20超声波液位计 环境声速= 331.5 + 0.6×温度 现场条件 1) 环境温度: -10 ~ +60℃（低温情况需特殊说明） 2) 表壳保护等级: IP65 适用于户外安装 3) 适用测量的介质: 适用于大部分液体及粉状颗粒状固体，弱酸，弱碱，强碱，低于40%的强酸。若在强酸应用场合，请与我司联系，应使用防腐探头。 4) 容器压力: 0.7~3 bar 5) 在下面的任何一种情况，要注意： ①有泡沫的液体/固体 ②周围有强电压，强电流，强电磁干扰，尽量避免高电压，高电流及强电磁干扰 ③大风和太阳直晒 ④强震动 超声波液位计是由微处理器控制的数字物位仪表。在测量中脉冲超声波由传感器（换能器）发出，声波经物体表面反射后被同一传感器接收，转换成电信号。并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测物体的距离。由于采用非接触的测量，被测介质几乎不受限制，可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量。 产品特点 多脉冲低电压多点发射发射电路，双平衡抑制噪声多点接收电路（QF-9000系列）：提高仪器可靠性，解决不物位不平整测量不准确的难题，并大大加强抗干扰能力，可在变电站发射塔附近稳定工作 自动功率调整、增益控制、温度补偿。 先进的检测技术，丰富的软件功能适应各种复杂环境。 采用新型的波形计算技术，提高仪表的测量精度。 具有干扰回波的抑止功能保证测量数据的真实。 16位D/A转换，提高电流输出的精度和分辨率。 传感器采用四氟乙烯材料，可用于各种腐蚀性场合。 多种输出形式：可编程继电器输出、高精度4-20mA电流输出、Rs-485数字通信输出分体超声波液位探头
注意：控制器直接暴露在阳光下，其运行温度可能会超过其指定的限制温度，并减少显示器的能见度。建议：在阳光直射的场合，采用遮阳罩，避免仪器显示屏受到阳光直射，否则会减低仪器的使用寿命 温馨提示：安装调试前，请仔细阅读用户手册！！ YI2000型 用户手册 量程：0.5-5米 额定电压： AC220V 分体超声波液位计
目录 1概述 (3) 2 技术指标及选型代码 (4) 3仪器安装 (5) 3.1支架安装和法兰尺寸 (5) 3.2仪表安装方式 (6) 3.3仪表安装原则 (6) 3.4安装注意事项 (6) 3.5仪表接线 (7) 4仪表调试说明 (9) 4.1仪表界面显示说明 (9) 4.2键盘说明 (10) 4.3菜单说明 (11) 4.4参数的设置 (12) 4.4.1仪表标定的步骤 (12) 4.4.2参数4~20mA设置 (12) 4.4.3继电参数设置 (13) 4.4.4换能器高度设置 (15) 4.4.5显示模式设置 (16) 4.4.6 Window菜单 (16) 4.4.7地址ID号设置 (16) 4.4.8波特率设置 (16) 4.4.9PWDB设置 (16) 4.4.10 4~20mA设定输出 (16) 5设备清单 (17) 5.1生产厂家提供的设备以及附件 (17) 5.2现场需要具备的条件 (17)
注意事项 ●使用和运输过程中请勿强烈摇晃或碰撞设备。 ●仪表在运输与储存期间，环境温度不允许低于-40 ℃和高于+80℃，相对 湿度不大于85%，且周围不含有腐蚀性气体、无强烈电磁场；运输期间必须使用原配包装箱。 ●避免油渍及各种化学物质沾污探头表面及损伤表面。 法律免责声明 ●本产品，从最初购买的交付之日起，如果存在原材料和生产工艺上的缺 陷，都有一年的保修期限，但此类产品需在正常存储、使用和维修条件下操作并按照说明书进行。 ●出售给原购人的产品中所包括的非本公司的所有产品，仅包括特定供应 商所提供的保修（如果有），本公司不对此类产品承担任何责任。 ●本保修仅提供给原购人而不可转让。本保修不适用于任何因误用、疏忽、 事故或异常操作条件下引起损坏的产品。消耗件不在本保修范围之列。 ●本保修范围内的产品如出现任何缺陷，将不得继续使用，以防进一步损 坏。购买人须立即向本公司报告任何缺陷，否则本保修将不适用。 ●本公司如在检查后证明产品确属材料或制造缺陷，可自行决定免费维修 或替换任何此类缺陷产品，条件是该产品须在上述一年期限内退回给本公司。 ●本公司无义务或责任承担任何上述之外的缺陷。 ●本产品免于其它明示或暗示保修。本公司特此放弃特定用途的适销性和 适用性的暗示保修。 1 超声波液位计保修卡回执 用户名称 联系地址 联系人联系电话 产品型号产品编号 验收日期安装负责人 超声波液位计保修卡说明 产品型号产品编号 验收日期安装负责人 保修政策： ●用户在维修时请出示保修卡。在保修期内因正常使用出现的故 障，可凭保修卡享受规定的免费保修。 ●保修期限：本公司产品保修期由验收日期起算十二个月内。 以下情况不在免费保修范围内： ●产品或其部件已超出免费保修期。 ●因使用环境不符合产品使用要求而导致的硬件故障。 ●因不良的电源环境或异物进入设备所引起的故障或损坏。 ●由于未能按使用操作手册上所写的使用方法和注意事项进行操作而造 成的故障。 ●由于不可抵抗力如：雷电、水火灾等自然因素而造成的故障。 擅自拆机修理或越权改装或滥用造成的故障或损坏。 限制说明： ●请用户妥善保存保修卡作为保修凭证，遗失不补。 ●本保修卡解释权限归本公司所有，本公司有权对本卡内容进行修 改，恕不事先通知。 18
超声波液位计说明书 本说明书适用三线制或4线制、二线制 由于盘装式和壁挂式已经停产，使用时可以参考本说明书 一，用户自检： A, 仪表正确通上合格的电源，按移位键（即左键）找出 L （ L 是探头到反射面的距离），垂 直对准空旷的墙面作为超声波的反射面（假设是水面），观察L 的数字，显示L 的数字和实际 距离相等说明测量功能正常?（首先要先熟悉有关距离L 和液位H 的关系图见附件）. 说明： 1, 由于仪表有严格的数据过滤和确认过程，数字变化可能会比您移动仪表的速度慢一些，属 于 正常现象。（有特殊要求请您在订货时说明） 2, 在检验的过程中应该注意： L （maX w 测量距离能力,L （min ）》仪表的盲区C. 3, 一般情况下，仪表量程d+盲区。=仪表最大测量距离能力L （max ）. 4, 量程是和输出电流P 有关的参数，和其他无关。 B ,把超声波的发射口对向空旷的天空，一分钟以内仪表应该显示FFFF,也可以取一块干燥 的毛巾重叠数层堵住换能器的发射口 ，从原理上说仪表此时没有回波收到，同样仪表会显示 FEET 说明您的仪表抗干扰性能不错. C,按移位键找出P （仪表应该输出的电流值），用电流表直接测量输出电流应该和 P 值相当. 经过以上3个项目的检验，用户可以放心的使用了 . 二，连续按移位键可以依次查看仪表的以下参数参数： P-XXXX 当前应该输出的电流（mA ） h-XXXX 最后一次所设定的 “当前液位”值（m ）. h-该参数没有实际意义. 该数对应菜单01 C-XXXX d-XXXX d H 当前液 9SK 上升魁(S88)SETS! 仪表盲区（cm ），盲区固有 仪表量程 （m ） 该数对应菜单02 只和输出电流有 关，和其他无关. （物）位 m-XXXX 或 L （距离 m ）XXXX 07的是工作模式转换 04的是工作模式转换 设置为0.000是测 对于三线制超声波液位计用户菜单中编号为 对于二线制超声波液位计用户菜单中编号为 工作模式 设置为1.0000时是测量距离模式， 液位模式。 按上升键仪器直接显示“当前液位” H 或 按SET 键仪器直接显示P. 三，如何进入用户菜单： 1,先按住上升键（中间键）不放开，然后再按一下 SET 显示屏出现-XXXX-密码界面（其中有 距离L 。 o 量当前 按键的分布
超声波液位计说明书 令狐采学 本说明书适用三线制或4线制、二线制 由于盘装式和壁挂式已经停产，使用时可以参考本说明书一，用户自检： A,仪表正确通上合格的电源，按移位键（即左键）找出L（L 是探头到反射面的距离），垂直对准空旷的墙面作为超声波的反射面（假设是水面）,观察L的数字，显示L的数字和实际距离相等说明测量功能正常.（首先要先熟悉有关距离L和液位H的关系图见附件）. 说明： 1,由于仪表有严格的数据过滤和确认过程,数字变化可能会比您移动仪表的速度慢一些,属于正常现象。（有特殊要求请您在订货时说明） 2,在检验的过程中应该注意：L（max）≤测量距离能力, L(min)≥仪表的盲区C. 3,一般情况下，仪表量程d+盲区C＝仪表最大测量距离能力L(max). 4,量程是和输出电流P有关的参数，和其他无关。 B,把超声波的发射口对向空旷的天空，一分钟以内仪表应该显示FFFF, 也可以取一块干燥的毛巾重叠数层堵住换能器的发
射口,从原理上说仪表此时没有回波收到,同样仪表会显示FFFF.说明您的仪表抗干扰性能不错. C,按移位键找出P（仪表应该输出的电流值），用电流表直接测量输出电流应该和P值相当. 经过以上3个项目的检验,用户可以放心的使用了. 二，连续按移位键可以依次查看仪表的以下参数参 数： P-XXXX 当前应该输出的电流(mA) h-XXXX 最后一次所设定的“当前液位”值(m). h-该参数没有实际意义. 该数对应菜单01 C-XXXX 仪表盲区(cm)，盲区固有 d-XXXX 仪表量程(m)该数对应菜单02 d只和输出电流有关,和其他无关. H当前液（物）位m-XXXX 或L(距离m)XXXX 对于三线制超声波液位计用户菜单中编号为07的是工 作模式转换。 对于二线制超声波液位计用户菜单中编号为04的是工作模式转换。 工作模式设置为1.0000时是测量距离模式，设置为0.000是测量当前液位模式。 按上升键仪器直接显示“当前液位”H或距离L。 按SET键仪器直接显示P.
超声波液位计（FMU30）简明调试方法 1．接线方式 屏蔽电缆接入仪表后，24V电压接在仪表的+，—上面，屏蔽层接到仪表里面的接地端子。另外，为保持仪表测量的稳定性，仪表外部的接地端子尽量也做一下接地。 2．调试方法 一般来说，超声波液位计的调试需要修改如下几个选项，002（罐体形状），003（介质属性），004（过程条件），005（空罐标定），006（满罐标定） 上电以后，仪表自检，然后变到测量值00， ⑴按E键进入基本设置菜单，首先看到的是002这个选项，显示的是（拱顶罐，水平卧罐，旁通管，，等几个选项），如需更改，按+或者—号键选需要选择的罐型，按E键确定。更改后+，-号键一起按返回上层菜单。 ⑵如不需更改，直接按E键进入下个菜单003。003代表被测量介质的属性，有如下几个选项（未知，液体，固体直径大于4mm，固体直径小于4mm,, 等），根据现场情况进行选择。修改方法同上。 ⑶继续按E键进入004菜单，有如下几个选项（标准，平静液面，带搅拌器，，等）一般工况选择标准。根据实际情况选择。 ⑷继续按E键进入005菜单，这个是需要修改的很重要的一个值。这个值是空罐值。把池底到超声波探头表面的实际距离输入仪表，按+键进入菜单，选中空罐的值，按E键确认修改，+，—用来修改数值，E键确认。 ⑸ +，—号一起按返回005的主目录，继续按E键进入006菜单，这个也是需要修改的值，这个值是满罐值，它表示池底到最高液位的距离，修改方法同空罐值。
基本上，仪表的调试已经完成。 另，如果显示值波动较大，这个在罐子里面的测量可能出现，这个需要做一下回波抑制。在基本设定中，按E键找到051这个菜单，进入后选择（manual,手动），+，—号—起按返回051菜单，继续按E键进入052菜单，输入抑制的距离，这个距离比空罐值要低一点，如果空罐5M的话，建议输入4.8M。+—一起按返回052菜单，继续按E键进入053菜单，选择抑制打开，等超声波自己开始进行回波抑制后，仪表会自动跳回抑制关闭状态，表示回波抑制完成。界面也会跳到008这个菜单，上面显示（测量的距离/测量值）测量距离表示探头表面到液面的距离，测量值表示池底到液面的距离。
智能型 超声波液位计 用户手册 量程： 0-20米 仪表工作电压： 24VDC,AC220V 温馨提示：安装调试前，请仔细阅读用户手册！！
超声波液位计 超声波液位计保修卡回执 用户名称 联系地址 联系人联系电话 产品型号产品编号 验收日期安装负责人…………………………………………………………………… 超声波液位计保修卡说明 产品型号产品编号 验收日期安装负责人 保修政策： ●用户在维修时请出示保修卡。在保修期内因正常使用出现的故障，可凭 保修卡享受规定的免费保修。 ●保修期限：本公司产品保修期由验收日期起算十二个月内。 以下情况不在免费保修范围内： ●产品或其部件已超出免费保修期。 ●因使用环境不符合产品使用要求而导致的硬件故障。 ●因不良的电源环境或异物进入设备所引起的故障或损坏。 ●由于未能按使用操作手册上所写的使用方法和注意事项进行操作而造成的故障。 ●由于不可抵抗力如：雷电、水火灾等自然因素而造成的故障。 擅自拆机修理或越权改装或滥用造成的故障或损坏。 限制说明： ●请用户妥善保存保修卡作为保修凭证，遗失不补。 本保修卡解释权限归本公司所有，本公司有权对本卡内容进行修改，恕不事先通知。 7 超声波液位计 目录 1概述 (1) 2 技术指标 (1) 3仪表安装 (2) 3.1仪表外形尺寸 (2) 3.2仪表接线 (2) 3.3安装参数含义 (3) 3.4仪表安装原则 (3) 3.5安装注意事项 (4) 4仪表调试 (4) 4.1键盘说明 (4) 4.2 参数的设置 (4) 4.2.1 液位标定 (4) 4.2.2 20mA设置 (5) 4.2.3探头高度 (5) 4.2.4显示模式设置 (5) 4.4.7 P--Multi菜单 (6) 超声波液位计保修卡回执 (7)
在液位仪表测量中，方法众多，但都有自己的适用范围： 1.接触式测量 接触式测量是从钢带浮子液位计为开端，以各种方式精确测量浮子距离而演化到各种现代化仪表如伺服式、磁致伸缩式等等钢带浮子式：最早期的液位计，现今都面临着更新换代工作原理浮子受浮力浮在介质表面，通过变速齿轮到有刻度的钢带上读出液位值，液位上升或下降破坏了力平衡后，浮子也跟随上升下降，带动钢带运行。理论精度在2-3mm左右安装复杂，可靠性较低，由于机械部件多，很容易发生钢带卡死不动的情况。光纤式即将钢带液位通过光码盘读出实现数字化。 2.磁致伸缩型 磁致伸缩型工作原理探棒上端电子部件产生低压电流脉冲，开始计时，产生磁场沿磁致伸缩线向下传播，浮子随着液位变化沿测量竿上下移动，浮子内有磁铁，也产生磁场，两个磁场相遇，磁致伸缩线扭曲形成扭应力波脉冲，脉冲速度已知，计算脉冲传播时间即对应液位精确变化。（电流以光速运行，所以其传播时间与力波时间相比可忽略）精度最高能够达到1mm 优缺点分析磁致伸缩液位精度较高，可测油水分界面但由于其接触的测量方式和较高的安装、维护要求导致市场普及不广。 3.伺服式液位计 伺服式液位计是最近比较成功的新型液位计，主要应用在轻油品的高精度测量中。与雷达液位计形成比较强的竞争。基本原理同钢带式液位计，但具有精确的力传感器以及伺服系统，形成闭环调节系统，通过考虑钢带自身重力，精确地调节浮子高度以达到平衡浮力和重力，得到精确的当前液面到罐顶高度，以得到液位值。精度高，能够达到1mm，满足计量级要求。使用于平静的轻质无腐蚀性液体。安装调试比较麻烦，同样有接触式液位计的各种不利因素价格高昂。 4.静压式液位计 静压式液位计比较特殊，其利用均匀液体的压强与高度成正比的关系通过测量液体底部的压力来折算液位高度。P＝ρgh （P 压强）由于其受介质密度和温度影响很大，所以常常精度比较差，而为消除这些影响，需要很多其他测试仪表，结果搭建一套完善的静压测量系统价格很高。 5.非接触式测量 非接触式测量通常采用发射能被所测介质反射的波的形式进行测量，利用已知的波传播速度，通过直接或间接测量波的传播时间来得到液面与测量仪表间的距离，进而得到液位值。根据发射波种类有光波激光液位计超声波超声波液位计电磁波雷达液位计。 6.雷达测量 雷达测量采用发射电磁波形式，由于所测介质的介电常数均大于空气和真空的1，由于介质的不连续性，在空气和液体分界面出就会出现反射现象，电磁波在空气中传播速度基本不受温度影响，所以通过测量电磁波从发射到反射被接收之间的时间，就可以测出液位计离液面的高度，进而得到液位值。雷达液位计又分两大类，它们的具体测量原理并不相同。雷达物位计分类脉冲式调频连续波方式（FMCW）。 7.脉冲雷达测量 脉冲式雷达的原理和超声波式基本一致。雷达发射短微波脉冲，脉冲在液面处被反射，雷达接收到反射回波通过信号处理，得到目标距离。R=c*（t1-t0）/2 市场上一般低价位的雷达液位计均为脉冲式，代表的有KROHNE、siemens、E+H、VEGA等等精度：±5~10mm 8.调频连续波方式（FMCW） 原理：线性扫频，测频等效于测时，得到电磁波传播时间，进而得到距离。调频连续波雷达的优点精度高可达± 0.5mm 抗干扰能力强适用范围广可用于腐蚀性、高温高压、不平静