超聲波物位計的基本定義
什么是超聲波物位計？首先我們先看看物位的定義：“物位”是指各種設(shè)備和容器中液體或固體物料的表面位置。由于物料的性質(zhì)不同物位又分為液位和料位：
1）液位指設(shè)備和容器中液體介質(zhì)表面的高低。
2）料位指設(shè)備和容器中所儲存的塊狀,顆?；蚍勰罟腆w物料的堆積高度。
因此所謂超聲波物位計其實就是超聲波液位計和超聲波料位計的統(tǒng)稱。當(dāng)用于測量液體液位時，通常稱之為超聲波液位計；當(dāng)用于測量固體料位時，通常稱之為超聲波料位計。
超聲波物位計的基本原理
超聲波物位計是利用換能器中壓電晶體發(fā)射超聲波，并接收從物位表面反射回來的回波，通過測量超聲波發(fā)射及接收的時間間隔，計算超聲波的傳輸距離，從而完成物位的準確測量。
超聲波物位計的主要指標
1）量程。代表超聲波物位計所能測量的最大范圍，反映的是換能器的靈敏度。量程越大，靈敏度越高。超聲波物位計可以配置4、6、8、10、20、30m等不同量程的換能器。當(dāng)超聲波衰減快，界面反射差時，為避免超聲波探頭接收到的超聲波信號過弱，而無法與噪音信號區(qū)分，就需要增大換能器的發(fā)射功率。
2）盲區(qū)。也叫死區(qū)，就是超聲波物位計測量不到的一段距離。超聲波物位計在發(fā)射超聲波脈沖時，不能同時檢測反射回波。由于發(fā)射的超聲波脈沖具有一定的時間寬度，同時發(fā)射完超聲波后傳感器還有余振，期間不能檢測反射回波，因此從探頭表面向下開始的一小段距離無法正常檢測，這段距離稱為盲區(qū)。相同量程的產(chǎn)品，盲區(qū)越小，就說明這個換能器的設(shè)計越好。
3）溫度。正常范圍是-10~60攝氏度。雖然壓電陶瓷的極限工作溫度一般是150攝氏度，但超聲波物位計在制造過程中的大多數(shù)材料都不能在100攝氏度以上的溫度長期工作。
4）精度。主要受溫度變化影響較大，為保證測量精度，大多數(shù)超聲波物位計都帶有溫度補償功能。另外在氣體成分的變化也會對超聲波物位計的精度產(chǎn)生影響，比如一些揮發(fā)性的液體，揮發(fā)后導(dǎo)致空氣成分變化，導(dǎo)致氣體的聲速變化，引起測量誤差。在常溫常壓以及不受外部環(huán)境干擾情況下，大部分廠家可以將精度控制在0.5%以內(nèi)。
5）兩線制與三線制。兩線制超聲波物位計其供電（DC24v）與信號輸出（DC4 ~ 20mA）共用一個回路，也就是僅使用兩條線即可，不足之處是發(fā)射功率相對略微微弱一些。三線制超聲波物位計實際上為四線制，其供電（DC24v）與信號輸出（DC4 ~ 20mA）回路分離，各使用兩條線，當(dāng)它們負端共地相連時，通常使用三條線即可，其優(yōu)勢是發(fā)射功率較大。
優(yōu)勢與缺陷
超聲波物位計的優(yōu)勢
1）超聲波傳播速度比較穩(wěn)定，光線、介質(zhì)粘度、濕度、介電常數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率等對檢測幾乎無影響，因此適用于有毒、腐蝕性或高粘度等特殊場合的物位測量；
2）超聲波物位計與介質(zhì)不接觸，無可動部件，電子元件只以聲頻振動，振幅小，儀器壽命長；
3）不僅可進行連續(xù)測量和定點測量，還能方便地提供遙測或遙控信號；
4）能測量高速運動或有傾斜晃動的液體的液位，如置于汽車、飛機、輪船中的液位。
超聲波物位計的缺陷
1）當(dāng)超聲波傳播介質(zhì)密度發(fā)生變化，聲速也將發(fā)生變化，嚴重影響測量精度；
2）超聲波物位計對溫度壓力比較敏感，所以一般需要在常溫常壓下測量。
3）有些物質(zhì)對超聲波有強烈吸收作用，選用測量方法和測量儀器時要充分考慮液位測量的具體情況和條件。
超聲波物位計的應(yīng)用領(lǐng)域
超聲波物位計由于成本低廉、方便易用，廣泛應(yīng)用于石油、化工、自來水、污水處理、水利、鋼鐵、煤礦、電力、交通以及食品加工等行業(yè)。以下列舉一些具體用途的例子：
1）檢測汽車油箱的汽油的液位； 2）在裝瓶廠用于檢測瓶子； 3）在食品加工廠用于探測和控制液罐內(nèi)的液位； 4）在包裝線上通過監(jiān)控兩個滾軸之間的張力來控制材料的傳輸速度； 5）檢測汽車發(fā)動機組上的銷釘； 6）放入水中檢測淤泥的高度； 7）超聲波液位開關(guān)； 8）檢測污水池液位的高度。