我們一般把聲波頻率超過20kHz的聲波稱為超聲波,超聲波是機械波的一種,即是機械振動在彈性介質(zhì)中的一種傳播過程,它的特征是頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小,另外方向性好,能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中衰減很小,因而穿透能力強,尤其是在對光不透明的固體中,超聲波可穿透幾十米的長度,碰到雜質(zhì)或界面就會有顯著的反射,超聲波測量物位就是利用了它的這一特征。
在超聲波檢測技術(shù)中,不管那種超聲波儀器,都需把電能轉(zhuǎn)換超聲波發(fā)射出去,再接收回來變換成電信號,完成這項功能的裝置就叫超聲波換能器,也稱探頭。如圖所示,將超聲波換能器置于被測液體上方,向下發(fā)射超聲波,超聲波穿過空氣介質(zhì),在遇到水面時被反射回來,又被換能器所接收并轉(zhuǎn)換為電信號,電子檢測部分檢測到這一信號后將其變成液位信號進行顯示并輸出。
由超聲波在介質(zhì)中傳播原理可知,若介質(zhì)壓力、溫度、密度、濕度等條件一定,則超聲波在該介質(zhì)中傳播速度是一個常數(shù)。因此,當測出超聲波由發(fā)射到遇到液面反射被接收所需要的時間,則可換算出超聲波通過的路程,即得到了液位的數(shù)據(jù)。
超聲波有盲區(qū),安裝時需計算預(yù)留出傳感器安裝位置與測量液體之間的距離。 雷達液位計采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達液位計的天線發(fā)射出電磁波,這些波經(jīng)被測對象表面反射后,再被天線接收,電磁波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比,關(guān)系式如下:
D=CT/2 式中
D——雷達液位計到液面的距離
C——光速
T——電磁波運行時間
雷達液位計記錄脈沖波經(jīng)歷的時間,而電磁波的傳輸速度為常數(shù),則可算出液面到雷達天線的距離,從而知道液面的液位。
在實際運用中,雷達液位計有兩種方式即調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式。采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的液位計,功耗大,須采用四線制,電子電路復(fù)雜。而采用雷達脈沖波技術(shù)的液位計,功耗低,可用二線制的24V DC供電,容易實現(xiàn)本質(zhì)度高,適用范圍更廣。 超聲波用的是聲波,雷達用的是電磁波,這才是zui大的區(qū)別。而且超聲波的穿透能力和方向性都比電磁波強的多,這就是超聲波探測現(xiàn)在比較流行的原因。 主要應(yīng)用場合的區(qū)別:
· 雷達測量范圍要比超聲波大很多。
· 雷達有喇叭式、桿式、纜式,相對超聲波能夠應(yīng)用于更復(fù)雜的工況。
· 超聲波精度不如雷達。
· 雷達相對價位較高。
· 用雷達的時候要考慮介質(zhì)的介電常數(shù)。
· 超聲波不能應(yīng)用于真空、蒸汽含量過高或液面有泡沫等工況