液位计的工作原理

超声波液位传感器

一种非接触式的液位传感器，应用领域十分广泛。其工作原理是，工作时向液面或粉体表面发射一束超声波，被其反射后，传感器再接收此反射波。设声速一定，根据声波往返的时间就可以计算出传吸器到液面(粉体表面)的距离，即测量出液面(粉体表面)位置。其敏感元件有二种，一种是由线圈、磁铁和膜构成的，另一种是由压电式磁致伸缩材料构成的。前者产生的是10KHz的超声波，后者产生的是20~40Khz的超声波。超声波的频率愈低，随着距离的衰减愈小，但是反射效率也小。因此，应根据测量范围、液位表面状况和周围环境条件来决定所使用的超声波传感器。高性能的超声波液位传感器由微机控制。以紧凑的硬件进行特性调整和功能检测。可以准确地区别信号波和噪声，因此，可以在搅拌器工作的任况下测量液位。此外，在高温或吹风时也可检测液位，特别是可以检测高粘度液体和粉状体的液位。

(1)工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。

(2)工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声传感器的温度比较高，需要单独的制冷设备。

(3)灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高;反之，灵敏度低。如超声波传感器，一个复合式振动器被灵活地固定在底座上。该复合式振动器是谐振器以及，由一个金属片和一个压电陶瓷片组成的双压电晶片元件振动器的一个结合体。谐振器呈喇叭形，目的是能有效地辐射由于振动而产生的超声波，并且可以有效地使超声波聚集在振动器的中央部位。室外用途的超声波传感器必须具有良好的密封性，以便防止露水、雨水和灰尘的侵入。压电陶瓷被固定在金属盒体的顶部内侧。底座固定在盒体的开口端，并且使用树脂进行覆盖。对应用于工业机器人的超声波传感器而言，要求其精确度要达到1mm，并且具有较强的超声波辐射。

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