超声波液位传感器，又称超声波液位变送器或超声波液位计。
超声波液位计（用于测量物料液位、液体液位）是一种非接触式、高可靠性、经济高效且易于安装和维护的液位测量仪器。它无需接触介质即可满足大多数液位测量需求。
超声波液位传感器的特点
- 测量范围可达40米，固体物料液位 测量范围可达25米。
- 分辨率低至1毫米。
- 大尺寸LCD/LED显示屏。
- 智能信号处理技术。
- 全塑料防腐外壳：防护等级IP67。
- 传感器结构：小量程液位计采用法兰连接时，无需对法兰连接长度进行限制。
- 简单的按键式参数设置：无需等待容器清空或装满，也无需额外的遥控器。
- 灵活的安装方式：螺纹连接（法兰）、固定孔连接（支架）。
- 探头可延长：适用于寒冷地区密闭容器内的户外安装，防止冻裂。
- 配备高低双继电器：四线制系统提供此功能。
- 交流/直流电源供电方式可选：四线制系统和分体式主机均可实现此功能。
超声波液位计及其他液位测量技术
- 与激光测距技术相比，超声波液位计具有结构简单、经济实惠的优点；
- 超声波技术通常无需移动部件，因此安装和维护相对方便；
- 超声波液位计不仅可以进行定点和连续位置测量，还可以方便地提供远程测量或远程控制所需的信号；
- 与放射性定位技术相比，超声波液位计无需防护措施。
技术特点
- 传感器具有强大的发射功率，表面可自清洁。采用升级的传感器结构和制造工艺，显著提升了传感器的工作性能。
- 微处理器程序控制和智能信号处理技术可实现多种典型工况的软件处理模式，使液位计能够适应固体、液体、粉尘等复杂工况。
- 红外遥控编程调节，操作简便可靠，并配有液晶显示屏，方便现场显示。
- 非接触式连续测量，减少维护；
- 可用于测量液位、空间和距离，并可对标准或特殊开关罐进行自动液位-体积转换；
- 带背光的液晶显示屏可按标准工程单位显示。
超声波液位传感器的规格
| 功能 | 整体式 | 分体式 |
| 测量范围 | 5 m, 10 m, 15 m, 20 m, 30 m, 40 m, 50 m, 60 m | 5 m, 10 m, 15 m, 20 m, 30 m, 40 m, 50 m, 60 m, 70 m, |
| 测量精度 | 0.5%-1.0% | 0.5%-1.0% |
| 分辨率 | 3mm 或 0.1% (取较大值) | 3mm 或 0.1% (取较大值) |
| 显示屏 | 中文液晶显示屏 | 中文液晶显示屏 |
| 模拟输出 | 4线制 4~20mA/510Ω 负载；2线制 4~20mA/250Ω 负载 | 4~20mA/510Ω 负载 |
| 继电器输出 | 可选 2 组 AC250V/8A 或 DC；30V/5A 状态可编程 | （可选）单通道 2 组，双通道 4 组 AC250V/8A 或 DC30V/5A 状态可编程 |
| 供电方式 | 标准 24VDC；可选 220VAC+15% 50Hz | 标准 220VAC+15% 50Hz；可选 24VDC 120mA；可定制 12VDC 或电池供电 |
| 环境温度 | 显示仪器 -20~+60℃，探头 -20~+80℃ | 显示仪器 -20~+60℃，探头 -20~+80℃ |
| 通讯 | 可选 485,232 通讯（需厂商协议） | 可选 485,232 通讯（需厂商协议） |
| 防护等级 | 显示仪 IP65，探头 IP68 | 显示仪 IP65，探头 IP68 |
| 探头电缆 | 无 | 最长 100 米，标准 10 米 |
| 探头安装 | 根据量程和 探头而定 | 根据量程和探头选择而定 |
超声波液位计的应用
液位和物料液位测量是工业生产中经常遇到的问题。超声波定位技术具有诸多优势，不仅可以进行定点定位和连续定位，还能方便地提供遥测或远程控制所需的信号。
与放射性定位技术相比，超声波技术无需防护措施。
与激光测距技术相比，它具有结构简单、经济实惠的优点。
同时，超声波技术通常不需要移动部件，因此安装和维护都比较方便。
超声波液位计可广泛应用于石油、矿业、电厂、化工厂、水处理厂、污水处理站、农业用水、环境监测、食品（盐水行业、饮料行业、添加剂、食用油、乳制品）、防洪、水文监测、明渠、空间定位等众多行业。
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什么是超声波液位测量？
超声波探测物体的原理与雷达类似。
超声波利用声波，而雷达利用无线电波。
当超声波脉冲信号照射到物体上时，物体会反射回波，并将回波返回到发送端。
通过计算超声波脉冲传播的时间，即可确定物体的距离。
蝙蝠利用一种众所周知的方法来测量飞行距离。
超声波液位测量 原理 也被用于确定海洋中鱼群的位置、水下潜艇的位置以及潜水员在海中的位置。
液位 = 空气中声速 × 时间延迟 / 2
超声波液位计工作原理
液位测量过程中，超声波探头发出超声波信号，该信号经液体或固体物料表面反射后返回，并由同一探头接收。通过测量超声波的整个传播时间，即可实现液位测量。声波传播距离、声速和传播时间之间的关系可用以下公式表示：
超声波液位计计算公式：L：超声波探头与被测物料表面之间的距离，单位：m；
v：温度补偿后的声速值，单位：m/s；
t：声波在测量范围内的传播时间，单位：s。
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超声波液位计主要指标简介
- 量程
量程代表超声波液位计能够测量的范围，反映了传感器的灵敏度。
量程越大，灵敏度越高。
超声波液位计可配备不同量程的传感器，例如4、6、8、10、20、30米等。
当超声波衰减快且界面反射差时，为了避免超声波探头接收到的超声波信号过弱，无法与噪声信号区分，需要提高传感器的发射功率。 - 盲区
盲区也称为死区，是指超声波液位计无法测量的距离。
当超声波液位计发射超声波脉冲时，无法同时检测到反射回波。
这是因为发射的超声波脉冲具有一定的时宽，同时传感器在发射超声波后仍存在后振动。在此期间，反射回波无法被检测到。因此，探头表面下方一小段距离无法正常检测，这段距离称为盲区。
对于测量范围相同的产品，盲区越小，换能器的设计越好。 - 温度
正常测量范围为-10~60摄氏度。
虽然压电陶瓷的极限工作温度通常为150摄氏度，但超声波液位计制造过程中使用的大多数材料无法在100摄氏度以上的温度下长时间工作。 - 精度
测量精度主要受温度变化的影响。大多数超声波液位计都配备了温度补偿装置。
此外，气体成分的变化也会影响 超声波液位计的精度。例如，某些挥发性液体，挥发后，气体成分发生变化，气体声速也随之改变，从而导致测量误差。大多数制造商在正常温度和压力下，且不受外部环境干扰的情况下，都能将精度控制在0.5%以内。 - 两线制和三线制。
两线制超声波液位计的电源（DC24V）和信号输出（DC4-20mA）共用同一电路，即仅使用两根导线。其缺点是发射功率相对较弱。
三线制超声波液位计实际上是四线制系统。其电源（DC24V）和 信号输出 (DC4-20mA) 回路是分开的，各使用两根导线。当它们的负极连接到公共地时，通常使用三根导线。其优点是发射功率更大。
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超声波液位传感器测量影响因素
超声波液位传感器在实际现场使用时，多种因素会影响其测量的稳定性和可靠性。下面我们将结合实际情况，描述各种干扰因素对超声波液位计的选择、使用和安装的影响。
(1) 介质和环境温度的影响
当超声波从介质表面反射时，其反射频率会受到介质温度的影响而发生变化。为了补偿这种变化，超声波探头内安装了温度传感器。当探头将反射信号发送到处理器时，温度信号也会同时发送到微处理器，处理器会自动补偿温度对液位测量的影响。
此外，为了保证探头的可靠运行，要求环境温度不超过60℃。
(2) 搅拌器对液位计测量的影响
如果物料容器装有搅拌器，搅拌器也会反射超声波信号，产生虚假反射回波，并将这些回波传输到微处理器。
微处理器会根据统计原理处理真假掩蔽回波，因此要求物料表面反射的超声波回波强度至少是搅拌臂反射回波强度的3倍。
适当降低搅拌器的转速，或将探头移离搅拌中心，均可有效消除搅拌器产生的虚假表面反射对液位测量的影响。
(3) 超声波液位计测量物料液位的极限值
1) 物料液位过高
当超声波脉冲发射到物料表面时，如果接收到来自物料表面的反射波，则无法进行测量，该距离为盲区。物料液位不得高于盲区。
2) 低料位
d 液位是指超声波能够到达传感器并被传感器接收反射回波的距离。由于超声波在传播过程中会发生衰减，并且会被物料表面吸收，因此该传播距离与物料的性质密切相关。
总之，只要正确选择和安装仪器，超声波液位计的应用效果就相当令人满意。
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