超声波液位传感器原理及应用

1.用途及原理

超声波液位传感器是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感器到液面（粉体表面）的距离，即测量出液面（粉体表面）位置。其敏感元件有两种：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。超声波的频率越低，随着距离的衰减越小，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。它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何情况下测量液位。此外，在高温或吹风时也可检测液位，特别是可以检测高轴度液体和粉状体的液位。

图2-73所示为超声波液位传感器的工作示意。

图2-73中的超声波传感器探头固定安装在支架上。用螺杆连接，可以在小范围内调整探头相对于水位＝0点的距离，以校正水位。探头向液面发射超声波。利用回声测距法，测量探头到液面的距离“D”。探头到“水位＝0”点的距离“L”已经存储在探头内。探头用“L”减去“D”得出液面到“水位＝0”点的距离，即液位“H”。“液位量程”也是预先存储在探头内的。当液位＝0时，探头在输出线上输出4mA电流；当液位＝“液位量程”时，探头在输出线上输出20mA电流；液位在0与量程之间时，输出线上的电流在4~20mA之间按液位线性比例输出。

2.某型号超声波液位传感器的接线

图2-74所示为某型号超声波液位传感器的具体接线。其探头引线型号RVVP4-0.3，出厂配5m，应用中可接长，要注意接头的防潮处理。探头引线有四根芯线及屏蔽网。四根芯线用固定的颜色区分功能。

图2-73 超声波液位传感器的工作示意(www.xing528.com)

图2-74 某型号超声波液位传感器的接线

1）屏蔽网是公共地线，接24V直流电源的负极；并做输出4~20mA的负极。

2）“红色”线接24V直流电源的正极，向探头供电30~50mA。

3）“黑色”线输出4~20mA，正极。

4）“绿色”和“黄色”用于设置探头的参数，只限厂家使用，用户需要用绝缘胶布包好，不能与其他线短接。