超聲波液位計(jì)有個(gè)功能是能夠看到現(xiàn)場(chǎng)反射回來(lái)的超聲波的波形，通過(guò)超聲波液位計(jì)回波的形狀可以大致判斷現(xiàn)場(chǎng)的故障原因。下面昌暉儀表給大家講解一下如何根據(jù)超聲波液位計(jì)回波圖形判斷超聲波液位計(jì)故障原因。

1、共振現(xiàn)象
超聲波液位計(jì)探頭跟金屬的支架或者法蘭連接的情況下，因?yàn)樘筋^是在不斷振動(dòng)，這個(gè)振動(dòng)可以傳播到金屬法蘭上，再由金屬法蘭反射回來(lái)，疊在在探頭上，從而形成一個(gè)較強(qiáng)的反射信號(hào)。會(huì)出現(xiàn)水池的水位只有3米，而超聲波液位計(jì)上顯示已經(jīng)接近滿(mǎn)量程了。

圖1 共振形成的回波信號(hào)
在回波圖形中，越靠近左邊，就是越靠近探頭的回波，越靠近右邊就是離開(kāi)探頭越遠(yuǎn)的回波。左圖是現(xiàn)場(chǎng)拍攝回來(lái)的超聲波回波圖片，右圖是比較圖，在右圖中用方框框起來(lái)的部分是探頭跟金屬支架之間產(chǎn)生共振造成的。共振形成的波已經(jīng)定格了，這樣后面的反射波雖然很清晰，但是因?yàn)閺?qiáng)度和寬度都沒(méi)法跟共振形成的波比較，因此在超聲波液位計(jì)上常常出現(xiàn)水池滿(mǎn)了的情況。

圖2 解決了共振后的回波信號(hào)
在解決了共振問(wèn)題后，緊靠著左邊的回波比圖1明顯窄了很多，這個(gè)時(shí)候真實(shí)的回波就能夠被超聲波液位計(jì)識(shí)別出來(lái)了。

2、液體進(jìn)入了超聲波液位計(jì)的盲區(qū)

圖3 液體進(jìn)入超聲波液位計(jì)盲區(qū)后出現(xiàn)的回波圖
超聲波液位計(jì)從探頭發(fā)射面出去的部分有一個(gè)盲區(qū)，這個(gè)盲區(qū)隨著有效測(cè)量距離的增大而增大。比如：5米量程的超聲波液位計(jì)在20℃時(shí)候有0.50米的盲區(qū)。

右圖中線圈方框框出來(lái)的就是因?yàn)槊^(qū)造成的高強(qiáng)度回波，線圈圓圈圈出來(lái)的是正常的回波信號(hào)，這個(gè)地方因?yàn)槊^(qū)造成的回波太強(qiáng)，所以后面的真實(shí)回波信號(hào)就被掩蓋住了，造成測(cè)量出來(lái)的水位數(shù)據(jù)可能是任何數(shù)值。有細(xì)心的朋友可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)進(jìn)入盲區(qū)的回波有點(diǎn)像文章里面第一個(gè)共振造成的回波圖形。

我們把探頭抬高安裝，使最高水位到探頭發(fā)射面之間的距離大于0.50米的盲區(qū)，然后我們發(fā)現(xiàn)在左邊緊靠探頭的回波變了。

圖4 超聲波液位計(jì)探頭抬高后的回波圖

3、電磁干擾
現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾最主要來(lái)自于變頻器、電動(dòng)機(jī)、離心機(jī)等的干擾，這些干擾是很大一部分通過(guò)電網(wǎng)傳播，一個(gè)工廠的供電系統(tǒng)有一臺(tái)變頻器就會(huì)污染整個(gè)電網(wǎng)。我們先看看正常的回波圖：

圖5 正常的反射波信號(hào)
上面兩張圖是正常的超聲波液位就回波圖，最下面的基線，也就是從左到右這么一長(zhǎng)條的橫條，有大約4mm高度的，都比較清晰，沒(méi)有毛刺，從左到右都是一樣高度。圖中打圈的就是反射的超聲波信號(hào)，非常明顯。

圖6 電磁干擾下的超聲波液位計(jì)回波圖形
上圖中，左圖是原圖，右圖用線圈出來(lái)的部分是很大的一片毛刺，是電磁干擾形成的，回波圖中的沒(méi)有明顯的反射波，整個(gè)基線上面有很多毛刺，這就是一種電磁干擾。圖中基線下面第一行3個(gè)數(shù)字，第二行前2個(gè)數(shù)字都是0，表示從探頭回來(lái)的波被覆蓋了。

圖7 變頻器干擾的超聲波液位計(jì)回波圖形
上圖中左圖是原圖，右邊是用線圈出來(lái)的。線圈里面是一個(gè)個(gè)間距差不多的，有規(guī)律分布的波峰，這個(gè)是比較有代表性的變頻器造成的電磁干擾。這里基線下面的兩行數(shù)字都有數(shù)值，但是這些數(shù)值都是電磁干擾形成，沒(méi)有任何意義。
 
圖8 變頻器干擾的回波圖形
上圖中左圖是原圖，右圖是用線圈出來(lái)的，右圖里面方框選定的是干擾的波形，橢圓形選定的是真實(shí)回波，干擾的波形比真實(shí)回波高很多，超聲波就沒(méi)法識(shí)別出來(lái)。

圖9 變頻器干擾的回波圖形

圖9比較有意思，橢圓形圈出來(lái)的是真實(shí)的反射波，方框圈出來(lái)的是變頻器的干擾波，雖然有變頻器的干擾，但是水面的反射信號(hào)強(qiáng)度明顯超過(guò)變頻器的干擾信號(hào)，結(jié)果是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)還是對(duì)的。

圖10 強(qiáng)烈干擾的超聲波液位計(jì)回波圖形
圖10左圖是強(qiáng)烈干擾下的回波圖形，圖片中從左到右都是高高的干擾波。在這樣情況下，接地不能解決所有問(wèn)題。這個(gè)時(shí)候就需要判斷干擾是從電源部分來(lái)的，還是從空氣中過(guò)來(lái)的。如果是從空氣中來(lái)的電磁干擾，一般需要給儀表外面做個(gè)金屬的儀表箱，同時(shí)把儀表箱接地。如果是從電纜線上過(guò)來(lái)的電磁干擾，特別是用量最多的二線制超聲波液位計(jì)，可以中間加無(wú)源的信號(hào)隔離器，來(lái)解決這個(gè)干擾。
如果是四線制的儀表，那么在電源部分要加隔離電源，在4-20mA輸出部分加信號(hào)隔離器。

4、接管對(duì)測(cè)量的影響
超聲波液位計(jì)的探頭，如果縮在接管內(nèi)，因?yàn)榻庸軐?duì)信號(hào)有放大作用，會(huì)導(dǎo)致一些問(wèn)題。一般接管高度和接管直徑是有個(gè)比例的，就是5:3。假設(shè)高度是200毫米，接管內(nèi)徑要在120毫米以上。

圖11 超聲波液位計(jì)探頭縮在接管內(nèi)的回波
上圖中，回波的底部基線變得很寬，這是因?yàn)榻庸馨研盘?hào)放大造成的。圓圈圈出來(lái)的是真實(shí)的回波，方框里面是特別粗大的基線。

圖12 超聲波液位計(jì)探頭拿出接管后的回波
把超聲波液位計(jì)從里面拿出來(lái)之后，基線明顯變小，回復(fù)正常。圓圈里面的反射波會(huì)比基線高好多。

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