超声波液位计

——基于超声波传感器的液位高度测量方案

超声波液位计是目前市场上比较流行的液位高度测量工具，它具有可靠性高，测量精度高，操作简单等特点，广泛应用于石油、化工、水利、水处理等行业中的物位测量。目前工业中采用的液位测量方式包括投入式、雷达式、超声波和压电式四种，超声波液位计以其测量精度、可靠性和性价比几个方面的优势在市场中有着很强的竞争力，下面简要的从几个方面介绍一下超声波液位计。

超声波传感器是目前比较流行的距离测试传感器，它的测距方式主要是采用物体反射的原理。测量中传感器中的发射器发出超声波信号，经固体或者液体物料表面反射后返回，再有同一传感器的接收器接收。我们就可以测量出声波的传播时间，从而实现物体距离的测量。

基于超声波的物料液位测量系统主要有以下几个部分组成，超声波传感器、单片机系统，模拟信号放大滤波电路系统、供电系统、控制系统和上位机通信系统六个部分组成。

工作原理：

超声波传感器位于被测液面的正上方，测量时超声波传感器发射超声波信号，信号通过物料表面反射后被超声波传感器接收，超声波传感器送出的模拟电压信号通过放大滤波电路的处理后传送到单片机系统，单片机系统对该信号进行A/D转换并且计算，算出超声波信号的返回时间，然后乘以超声波在空气中的传播速度得到液位距离顶端的距离。然后单片机系统躲过上位机通信电路将运算后的距离结果传输到上位机进行显示（也可以做成仪表进行显示），完成对液位位置的时时监控。

测量过程中的注意事项：

目前超声波传感器主要采用压电陶瓷的结构方式，通过压电陶瓷的机械振动产生超声波信号。在进行测量时，对应最佳发射状态以及接收状态会存在一个最佳的共振频率。由于积灰、冷凝或者温度波动等原因，共振频率会发生漂移。因此在超声波传感器工作过程中需要注意对频率进行修正。

而且测量时需要注意液位计使用的环境。在常温、常压的情况下，选择超声波液位计测量液体液位是最佳的选择，具有工作可靠、安装简便、使用周期长、免维护的特点，并具有相对的价格优势。由于超声波液位计在测量物位时，与被测介质不接触，同时为全密闭防腐结构，因此对于粘稠的、腐蚀性的、浑浊的等各种液体的液位测量，效果最佳。

对于密闭容器内的挥发性的液体的液位测量，应注意两点：

容器内气体声速可能与空气中的声速不同，如液位计不能对声速进行修正，则会出现一定的误差；挥发性的液体会在超声波液位计探头表面凝结，阻挡声波的收发，要求液位计具有可变功率控制功能。

使用超声波液位计进行液位测量是可行的，有足够的应用经验和成功实例。在进行测量时，要选择一个好的安装位置，设计合适的安装接口。安装位置要尽可能选择液面平稳、料面平整的位置，同时远离扶梯、进料口、出料口，尽可能与容器壁保持较远的距离，远离搅拌器。以免影响液位计测量精度。

结论：

使用超声波进行液位测量已经在工业控制领域上得到了广泛应用，测量范围可达到60m，并且有多种测量范围可供选择。测量精度较高，并克服了积尘、温度、湿度的影响，实现了精确测量，并显示出液位的变化趋势，对防止液体溢出，液体存量监控提供了比较好的解决方案。