定點式超聲物位計的3種類型

1、聲阻式超聲液位開關(guān)

如圖5-27所示，聲阻式超聲液位開關(guān)是利用氣體和液體對超聲振動的阻尼有顯著差別這一特性來判斷測童對象是液體還是氣體，從而測定被測液位是否到達檢測探頭的安裝高度。

由于氣體對壓電陶瓷前面的不銹鋼輻射面振動的阻尼小.壓電陶瓷振幅較大，足夠大的正反饋使放大器處于振蕩狀態(tài)。當不銹鋼輻射面和液體接觸時.由于液體的阻尼較大，壓電陶瓷Q值降低，反饋量減小，導致振蕩停止，消耗電流增大。根據(jù)換能器消耗電流的大小判斷被測液位是否上升到輻射面高度?？刂破鞲鶕?jù)所測信號觸發(fā)繼電器動作，發(fā)出相應(yīng)控制信號。

聲阻式超聲液位開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。換能器上有螺紋，使用時可從容器頂部將換能器安裝在預定高度即可。它適用于化工、石油和食品等工業(yè)中的各種液面測量，也用于檢測管道中有無液體存在。聲阻式超聲液位開關(guān)的工作頻率約為40kHz，重復性可達 1mm。

由于測量黏滯液體時，會有部分液體枯附在換能器上，不隨液面下降而消失，因而容易產(chǎn)生誤動作，所以聲阻式超聲液位開關(guān)不適用于鉆滯液體。同時也不適用于測量溶有氣體的液體。這是因為氣泡易附在換能器上而形成輻射面上的一層空氣隙，從而減小了液體對換能器的阻尼，并導致誤動作。

2、液介穿透式超聲液位開關(guān)

液介穿透式超聲液位開關(guān)是由美國羅斯蒙特集團Kay-Ray/Sensall公司首創(chuàng)的，其工作原理是利用超聲換能器在液體中和氣體中發(fā)射系數(shù)的顯著差別來判斷被測液面是否達到換能器安裝高度。液介穿透式超聲液位開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖5-28所示。它由相隔一定距離平行放置的發(fā)射壓電陶瓷與接收壓電陶瓷組成，并被封裝在不銹鋼外殼中或用環(huán)氧樹脂鑄成一體，在發(fā)射與接收陶瓷片之間留有一定間隙(12mm)?？刂破鲀?nèi)有放大器和功率放大器，功率放大器用于驅(qū)動繼電器動作。發(fā)射壓電陶瓷與接收壓電陶瓷分別被接到放大器的輸出端和輸人端，以形成閉環(huán)振蕩。

當間隙內(nèi)充滿液體時.由于固體與液體的聲阻抗接近，超聲波穿透時界面損耗較小，超聲波能透過液體被接收換能器所接收。這樣從發(fā)射到接收，放大器由于聲反饋而連續(xù)振蕩。當間隙內(nèi)是氣體時，由于固體與氣體聲阻抗差別極大，在固一氣相界面上超聲波大部分被反射.接收換能器所接收到的聲能太少.所以聲反饋中斷，振蕩停止。因此可根據(jù)放大器振蕩與否來判斷換能器間隙是空氣還是液體，從而判斷液面是否到達預定高度。

該液位開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，不受被淵介質(zhì)物理性質(zhì)的影響，工作安全可靠。由于在探頭部分具有縫隙.故又被稱為窄縫式超聲液位開關(guān)。它既可自容器側(cè)壁橫向插人，又可自頂部豎向插入，只要窄縫處于所控制的液位高度上即可。

3、氣介穿進式超聲料位開關(guān)

發(fā)射換能器中壓電陶瓷和放大器接成正反饋振蕩回路，振蕩在發(fā)射換能器的諧振頻率上。接收換能器同發(fā)射換能器采用相同的結(jié)構(gòu)。使用時，將兩換能器相對安裝在預定高度的一直線上，使其聲路保持暢通。當被測料位升高遮斷聲路時，接收換能器收不到超聲波，控制器內(nèi)繼電器動作，發(fā)出相應(yīng)的控制信號。

由于超聲波在空氣中傳播，故頻率選擇得較低(20-40kHz)。這種料位計適用于粉狀、顆粒狀、塊狀或其他固體料位的極限位置報瞥，還可用于密度小、介電常數(shù)小，電容式物位計難以測址的塑料粉末、羽毛等的物位測量。它具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠，不受被測介質(zhì)物理性質(zhì)的影響，適用范圍廣等優(yōu)點。