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超声波液位计的测量原理及其应用
发布时间：2016-01-09 21:11:23点击：124评论：0字体：T|T
超声式传感器的基本理论介绍
声波是一种机械波。声的发生是由于发
声物体的机械振动引起周围弹性介质中质点 的振动由近及远的传播，这就是声波。声波 的频率高低不同，频率超过 20000HZ 的叫超 声波，而频率低于 20Hz 的叫次声波。超声波 的频率最高可达 1011Hz。超声波传感器是近 年来发展起来的新型传感器，可广泛应用于 非接触性测量的场合，如液体界面检测、流 量测量，水下作业、煤烟浓度、积雪厚度监 测等多个领域，而秦山二厂热管道水位的测 量就是超声波传感器在液位测量中的典型应用。
超声波的发生 超声波是由超声波发生器产生的。超声
波发生器主要是电声型，它是将电磁能转换 成机械能。其结构分为两部分：一部分是产 生高频电流或电压的电源；另一部分是换能 器，他的作用是将电磁振荡变换成机械振荡 而产生超声波。
压电式换能器：某些晶体受到外力作用 发生形变时，在它的表面上会出现电荷，这
种效应称之为压电效应。具有压电效应的晶
体称为压电晶体。
压电效应是可逆的，逆压电效应就是在 晶体切片的两对面上加交变电场（或电压），
晶体切片就产生伸长与缩短现象，这种现象 叫电致伸缩。
超声波液位计www.chaoshengboyewei.com
而压电式换能器就是利用电致伸缩现象 制成的，在压电材料切片上施加交变电压， 使它产生电致伸缩振动而产生超声波。根据 共振原理，当外加交变电压频率等于晶片的 固有频率时，产生共振，这时产生的超声波 最强。
超声波的接收 在超声波技术中，除了需要能产生一定
的频率和强度的超声波发生器以外，还需要 能接收超声波的接收器。压电式超声波接收 器是利用正压电效应进行工作的。当超声波 作用到压电晶片上时，使晶片伸缩，在晶片 上的两个界面上变产生交变电荷。这种电荷 先被转换成电压经过放大后送到测量电路， 最后记录或显示出结果。他的结构和超声波 发生器基本相同，有时就用同一个换能器兼 作发生器和接收器两种用途。秦山二厂的超 声波液位计探头采用的就是同一个压电换能 器，兼作发生器和接收器两种功能。
超声波液位计主管道液位测量中的应用
物位检测面临的对象不同，检测条件和 检测环境也不相同，检测方法很多，归纳起 来主要有直读式、静压式、浮力式、声学式、
光学式等几种。其中超声波物位传感器属于 声学式的一种，利用超声波在两种介质的分 界面上的反射特性而制成的。超声波液位测 量有许多优点：它不仅能够定点和连续测液位 ,
而且能方便地提供遥测或遥控所需的信号。 与其他测位技术相比，它不需要特别防护， 安装和维护较方便，而且结构、方法都较简单。
超声波液位测量的方法有很多，如脉冲 回波法、共振法、频差法以及声衰减法。其 中应用最广泛的是脉冲回波法。它的基本工 作原理是：超声换能器由脉冲激励信号发出 超声波，声波在介质中传播到达液面时，经
液面反射形成发射波，再经介质传播返回到 换能器，换能器把声信号转换成电信号。由 二次仪表测出超声波从发射到接收所需的时 间，再根据介质中超声波传播速度和换能器 的安装高度，就可计算液位高度。
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