,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,传感器技术与应用,任务13 高压密闭容器的液位检测,学习目标：,使学生了解超声波的概念。把握超声波的传播特性。了解超声波的应用。,学习重点：,1超声波的传播特性及应用,2超声波传感器的应用案例分析。,学习难点：,超声波的发生接收器的工作原理。,任务提出：,在工业生产中，常常会使用各种密闭容器来储存高温、有毒、易挥发、易燃、易爆、强腐蚀性等液体介质，对这些容器的液位检测必需使用非接触式测量。,资讯,超声波是一种机械波，它方向性好，穿透力强，遇到杂质或分界面会产生显著的反射。利用这些物理性质，可把一些非电量转换成声学参数，通过压电元件转换成电量。超声波传感器就是利用超声波的特性，将非电量转换为电量的测量元件。,超声波的特性,声波：,是一种机械波，由于发声体的机械振动，引起四周弹性介质中质点的振动，并由近及远的传播。,人耳能听到的声波频率：20HZ20kHZ范围内。频率超过20KHZ称为超声波，低于20HZ称为次声波。检测中常用的超声波频率范围为几十kHZ到几十MHZ。,。,超声波的传播特性：,1、传播速度：超声波的传播速度与波长及频率成正比。,为超声波的波长；,f,为超声波的频率,2、通过两种不同的介质时，超声波产生反射和折射现象。但当它由气体传播到液体或固体中，或由固体、液体传播到气体中时，由于介质密度相差太大而几乎全部发生反射。,3、通过同种介质时，超声波随着传播距离的增加，其强度因介质吸取能量而衰减。,超声波在气体中衰减很快，当频率较高时衰减更快。因此，超声波仪器主要用于固体和液体中。,超声检测是一种无损检测。广泛用于金属构件、混凝土制品、塑料制品、陶瓷制品的探伤及厚度检测，以及物位、液位、流量、流速检测和防盗报警等很多领域。,应用,ERW管材焊缝超声检测系统,承受超声检测检测混凝土,(a)磁致伸缩线性位移传感器 b超声波液位传感器,超声波距离传感器,超声波传感器的特性,具有小角度，小盲区，测量准确，无接触，防水，防腐蚀，低本钱等优点。可应于液位，物位检测，可保证在液面有泡沫或大的晃动，不易检测到回波的状况下有稳定的输出。,超声波探测用耦合剂,超声探头与被测物体接触时，探头与被测物体外表间存在一层空气薄层，空气将引起三个界面间猛烈的杂乱反射波，造成干扰，并造成很大的衰减。为此，必需将接触面之间的空气排挤掉，使超声波能顺当地入射到被测介质中。在工业中，常常使用一种称为耦合剂的液体物质，使之布满在接触层中，起到传递超声波的作用。常用的耦合剂有自来水、机油、甘油、水玻璃、胶水、化学浆糊等。,超声探头的外形图,决策与打算,依据密闭罐的检测要求，结合超声波传感器相关学问，选用超声波液位传感器进展检测。,静电超声传感器工作原理与电容式麦克风相像：只在一边镀有一层金属的薄介电薄膜形成传感器的活动元件，用来放射和/或接收超声信号。中心开槽的固定底板主要用来集中声束以冲击薄膜。,静电传感器更高的灵敏度可转换成比压电传感器更长距离的探测力量或短距离应用时的更低增益接收电路，以及更为牢靠的探测小型及吸声目标的力量。带适当驱动和接收电路的单个静电传感器，可掩盖短至1英寸、长至60英尺的探测距离，使其成为储罐液位测量应用的抱负选择。,实施,工作原理,在液罐下方安装了超声波放射器和接收器。超声波传感器放射出的超声波在液面被反射，经过时间t后，探头接收到从液面反射回的回音脉冲，这样探头到液面的距离L由下式可得：,c为超声波在被测介质中的传播速度；t为从发出超声波到接收到超声波的时间。,超声波测液位示意图,超声波液位传感器安装示意图,探头安装要求：1对于铁质容器，可以给探头工作端面涂上硅脂并用磁性吸盘将其直接贴在容器底部即可；假设容器外壳是玻璃等其它材料，可以用胶将探头粘贴固定或用支架固定于容器底部。探头指向须与所测距离在同始终线上。2探头正上方无盘管等遮挡物；3远离罐底进液口，以避开进液猛烈流淌对测量的影响；,4远离罐顶进液口下方位置，以避开进液冲击使液面猛烈波动影响测量；5高于出液口或排污口，以避开罐底长期沉积污物对测量的影响.如不满足条件，则应有措施保证定期去除罐底污物；6液位测量头用磁性或焊/粘接固定方式安装时，容器壁上的安装外表尺寸应不小于80的圆面，外表粗糙度应到达1.6，倾斜度应小于3(旁通管除外)。,检查与评价,非接触式超声传感器与接触式机械传感器相比具有很多优势，由于它们可以避开机械活动元件与液体长时间接触而产生的磨损、黏结或腐蚀等。,