【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 聲波液位計(jì)是利用波在介質(zhì)中的傳播特性 ，具體地說(shuō)，超聲波在傳播中遇到相界面時(shí)，有一部分反射回來(lái)，另一部分則折射入相鄰介質(zhì)中。但當(dāng)它由氣體傳播到液體或固體中，或者由固體、液體傳播到空氣中時(shí)，由于介質(zhì)密度相差太大而幾乎全部發(fā)生反射。 因此，在容器底部或頂部安裝超聲波發(fā)射器和接收器，發(fā)射出的超聲波在相界面被反射。并由接收器接收，測(cè)出超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間差，便可測(cè)出液位高低。 超聲波液位計(jì)按傳聲介質(zhì)不同，可分為 氣介式 、 液介式 和 固介式 三種；按探頭的工作方式可分為 自發(fā)自收的單探頭方式 和 收發(fā)分開的雙探頭方式 。相互組合可以得到六種液位計(jì)的方案。圖 713為單探頭超聲波液位計(jì)。其中 (a)為氣介式， (b)為液介式。 (c)為固介式。 (a)氣介式 (b) 液介式 (c)固介式 圖 713 單探頭超聲波液位計(jì) 由圖 713看出，超聲波傳播距離為 L，波的傳播速度為 C，傳播時(shí)間為 Δt ，則： L是與液位有關(guān)的量，故測(cè)出 L便可知液位， L的測(cè)量一般是用接收到的信號(hào)觸發(fā)門電路對(duì)振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 單探頭液位計(jì)使用一個(gè)換能器，由控制電路控制它分時(shí)交替作發(fā)射器與接收器。 雙探頭式則使用兩個(gè)換能器分別作發(fā)射器和接收器，對(duì)于固介式，需要有兩根金屬棒或金屬管分別作發(fā)射波與接收波的傳輸管道。 tCL ?? 21超聲波物位計(jì)的幾種測(cè)量原理 2)(cthhca?計(jì)算公式位液面高度）圖（ashhdb22))((??計(jì)算公式為液面高度圖超聲波液位測(cè)量 有許多優(yōu)點(diǎn)： (1)與介質(zhì)不接觸，無(wú)可動(dòng)部件，電子元件只以聲頻振動(dòng)，振幅小，儀器壽命長(zhǎng)； (2)超聲波傳播速度比較穩(wěn)定，光線、介質(zhì)粘度、濕度、介電常數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率等對(duì)檢測(cè)幾乎無(wú)影響，因此適用于有毒、腐蝕性或高粘度等特殊場(chǎng)合的液位測(cè)量； (3)不僅可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量和定點(diǎn)測(cè)量，還能方便地提供遙測(cè)或遙控信號(hào)； (4)能測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)或有傾斜晃動(dòng)的液體的液位，如置于汽車、飛機(jī)、輪船中的液位。 超聲波液位測(cè)量 也有缺點(diǎn)： (1)超聲波儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格相對(duì)昂貴； (2)當(dāng)超聲波傳播介質(zhì)溫度或密度發(fā)生變化，聲速也將發(fā)生變化，對(duì)此超聲波液位計(jì)應(yīng)有相應(yīng)的補(bǔ)償措施，否則嚴(yán)重影響測(cè)量精度； (3)有些物質(zhì)對(duì)超聲波有強(qiáng)烈吸收作用，選用測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器時(shí)要充分考慮液位測(cè)量的具體情況和條件。 核幅射法 不同物質(zhì)對(duì)同位素射線的吸收能力不同，一般固體最強(qiáng)，液體次之，氣體最差 。 當(dāng)射線射入厚度為 H的介質(zhì)時(shí)，會(huì)有一部分被介質(zhì)吸收掉。透過(guò)介質(zhì)的射線強(qiáng)度 I與入射強(qiáng)度 I0之間有如下關(guān)系： 式中 — 吸收系數(shù)，條件固定時(shí)為常數(shù)。變形為： 因此測(cè)液位可通過(guò)測(cè)量射線在穿過(guò)液體時(shí)強(qiáng)度的變化量來(lái)實(shí)現(xiàn)。 HeII ??? 0?? ?IIH lnln1 0 ?? ? 核幅射式液位計(jì)由輻射源、接收器和測(cè)量?jī)x表組成 。輻射源一般用鈷 60或銫，放在專門的鉛室中，安裝在被測(cè)容器的一側(cè)。幅射源在結(jié)構(gòu)上只能允許射線經(jīng)鉛室的一個(gè)小孔或窄縫透出。 接收器與前置放大器裝在一起，安裝在被測(cè)容器另一側(cè)， 射線由蓋革計(jì)數(shù)管吸收，每接收到一個(gè) 粒子，就輸出一個(gè)脈沖電流。射線越強(qiáng)，電流脈沖數(shù)越多，經(jīng)過(guò)積分電路變成與脈沖數(shù)成正比的積分電壓，再經(jīng)電流放大和電橋電路，最終得到與液位相關(guān)的電流輸出。 ?? 圖 714所示為輻射源與接收器均是為固定安裝方式的核幅射液位計(jì)。其中 (a)為長(zhǎng)輻射源和長(zhǎng)接收器形式，輸出線性度好； (b) 為點(diǎn)輻射源和點(diǎn)接收器形式，輸出線性度較差。 a) b) 圖 714 核輻射式液位計(jì) 1放射源； 2接收器 輻射式液位計(jì)既可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，也可進(jìn)行定點(diǎn)發(fā)送信號(hào)和進(jìn)行控制； 射線不受溫度、壓力、濕度、電磁場(chǎng)的影響，而且可以穿透各種介質(zhì)，包括固體，因此能實(shí)現(xiàn)完全非接觸測(cè)量。 以上這些特點(diǎn)使得輻射式液位計(jì)適合于特殊場(chǎng)合或惡劣環(huán)境下不常有人之處的液位測(cè)量，如高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、劇毒、有爆炸性、易結(jié)晶、沸騰狀態(tài)介質(zhì)、高溫熔融體等的液位測(cè)量。 但在使用時(shí)仍要注意控制劑量，作好防護(hù)，以防射線泄漏對(duì)人體造成傷害。 微波法 在電磁波譜中將波長(zhǎng)為 1～ 1000mm的電磁波稱為微波 。 微波的特點(diǎn)是 : (1)在各種障礙物上能產(chǎn)生良好的反射，具有良好的定向輻射性能； (2)在傳輸過(guò)程中受到粉塵、煙霧、火焰及強(qiáng)光的影響小，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。 1. 反射式微波液位計(jì) 利用微波反射的原理制作的液位計(jì)，可以連續(xù)檢測(cè)與實(shí)現(xiàn)液位定點(diǎn)控制。通常微波發(fā)射天線傾斜一定的角度向液面發(fā)射微波束，波束遇到液面即發(fā)生反射，反射微波束被微波接收天線接收，從而測(cè)定液位，其原理如圖 715所示。 圖 715反射式微波液位計(jì)原理圖 微波接收天線接收到的微波功率為： 式中 H—— 兩天線距料面垂直距離。 由于發(fā)射功率 ，波長(zhǎng) ，天線增益 都是保持穩(wěn)定不變的，故上式可簡(jiǎn)化為： 式中 —— 增益常數(shù)，決定于微波波長(zhǎng)、發(fā)射功率及天線的增益； —— 距離常數(shù)，決定于天線安裝的方法與位置，主要是距離。 可見(jiàn)，只要測(cè)定了天線接收到的微波功率，液位 就測(cè)量了，即： 22 424 )( HdGGPrriiP?? ??22122411424 )( HKKHdGGPrriiP???? ??iP ? riGG1K2KHrPKKH 21 ?? 微波功率的測(cè)量通?？捎?熱電 或 熱阻 等元件，再配合相應(yīng)的測(cè)量電路，最后經(jīng)數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理根據(jù)接收到的微波信號(hào)功率，顯示和輸出液位測(cè)量結(jié)果。也可用專門的微波檢波管（如 2DV檢波二極管）檢波成直流電流由微安表直接顯示。 在測(cè)量環(huán)境有大量水蒸汽時(shí)，由于水（蒸汽）會(huì)對(duì)微波產(chǎn)生強(qiáng)烈吸收，因此可能會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，對(duì)此應(yīng)該引起足夠重視。 2. 調(diào)頻連續(xù)波式物位計(jì) 圖 71