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2022-11-29
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基于超声波传感器的液位测量
1.摘要
超声波传感器应用广泛，其中液体液位的准确测量是实现生产过程检测和实时控制的
重要保障，也是实现安全生产的重要环节。本文主要介绍液位的测量。液体罐内液位测量
的方法有很多种，其中超声波传感器由于结构简单、体积小、费用低、信息处理简单可靠，
易于小型化与集成化，并且可以进行实时控制，所以超声波测量法得到了广泛的应用。
2.超声波概要
超声波是指频率高于 20kHz 的机械波，一般由压电效应或磁致伸缩效应产生；它沿直
线传播，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强；它还具有强度大、方向性好等特点，
为此，利用超声波的这些性质就可制成超声波传感器。超声波传感器是利用超声波在超声
场中的物理特性和各种效应研制而成的传感器。超声波传感器按其工作原理可分为压电
式、磁致伸缩式、电磁式等，其中以压电式最为常用。压电式超声波传感器常用的材料是
压电晶体和压电陶瓷，它是利用压电材料的压电效应来工作的：逆压电效应将高频电振动
转换成高频机械震动，从而产生超声波，可作为发射探头；而正压电效应是将超声波振动
转换成电信号，可作为接收探头。
3.检测方法选择
从测量范围来说，有的液位计只能测量几十厘米，有的却可达几十米。从测量条件和
环境来说，有的非常简单，有的却十分复杂。例如:有的是高温高压，有的是低温或真空，
有的需要防腐蚀、防辐射，有的从安装上提出苛刻的限制，有的从维护上提出严格的要求
等。
按测量液位的感应元件与被测液体是否接触，液位仪表可以分为接触型和非接触型两
大类。接触型液位测量主要有 :人工检尺法、浮子测量装置、伺服式液位计、电容式液位
计以及磁致伸缩液位计等。它们的共同点是测量的感应元件与被测液体接触，即都存在着
与被测液体相接触的测量部件且多数带有可动部件。因此存在一定的磨损且容易被液体沾
污或粘住，尤其是杆式结构装置，还需有较大的安装空间，不方便安装和检修。非接触型
液位测量主要有超声波液位计、微波雷达液位计、射线液位计以及激光液位计等。顾名思
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