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    淺談超聲波液位計探頭的組成結構及其六大性能指標

    發表時間:2020-02-29   點擊次數:458 技術支柱:1560-1403-222
    超聲波液位計的探頭是產生超聲波和接收其回波的一種傳感器,超聲波物位計工作原理是由超聲波換能器(探頭)發出高頻脈沖聲波遇到被測物位(物料)表面被反射折回反射回波被換能器接收轉換成電信號.聲波的傳播時間與聲波的發出到物體表面的距離成正比.聲波傳輸距離S與聲速C和聲傳輸時間T的關系可用公式表示:S=C×T/2。由于其能將電能轉換成聲能,也能將聲能轉換成電能,所以又稱為換能器。量程范圍:0-50米,多種形式可選,適合各種腐蝕性、化工類場合,精度高,遠傳信號輸出,PLC系統監控。

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    超聲波是由高頻電脈沖激勵超聲探頭而產生的,反射回來的超聲能量被探頭轉換為電壓信號。超聲波液位計探頭里的壓電陶瓷具有壓電效應,實現電聲能量常用的方法是利用超聲波探頭實現的。為的懂得超聲波液位計的探頭,本文擬超聲波液位計探頭的組成結構及其六大职能指標介紹如下。


    超聲波液位計

    一、超聲波液位計探頭結構及作用

    如下圖一所示,超聲波液位計探頭的結構主要由壓電陶瓷、成家層、阻尼塊、保護膜、外殼、高頻電纜線等部门組成。
    1、壓電陶瓷:壓電陶瓷是探頭的核心元件,它的效用是發射和接收超聲波,其职能好壞直接影響探頭的質量。陶瓷兩面敷有作為電極的銀層,目的是使供給陶瓷片的電壓均勻,陶瓷片上電極接火線引至電路,底面則接地線口與電路的公共點连接以便造成回路。
    2、高頻電纜線:超聲波液位計的探頭须要通過高頻電纜線與超聲波驅動電路板進行連接,這種專用的高頻電纜線具有樊篱外部各種干擾噪聲等對超聲波探頭的驅動脈沖和回波信號干擾的功效。
    3、立室層:超聲波液位計探頭的成家層能夠在探頭與工作負載之間起到成亲聲阻抗的作用,可能有效拓寬探頭的工作頻帶,進一步提高超聲波分辨率和工作適應能力。
    4、阻尼塊:是由少许阻尼资料配置而成,粘附在壓電陶瓷后面,主要起到吸收壓電陶瓷背面的超聲波,以減少噪聲的功用。
    5、外殼:探頭的外殼體由塑料制成,主要有固定和保護整個探頭元件的功效。
    6、保護膜:保護膜滿足耐磨性能好、強度高、材質聲衰減小、透聲性能好、厚度合適的要求,以達到保護壓電陶瓷和電極,防止磨損和碰壞的效用。

    超聲波液位計探頭


    二、超聲波液位計探頭六大职能指標

    超聲波液位計探頭作為組成超聲波液位計的關鍵部件,其性能好壞直接影響著發射超聲波的強度、接收的回波信號的強度、物位計量程,直接決定著超聲波物位計能否正常穩定地工作。超聲波液位計探頭的主要性能指標有以下6種:工作頻率、靈敏度、品質因素、頻率響應、電阻抗、方向特性等,現將各個性能指標分別介紹如下:

    圖2 銳角的和波束寬度


    1、靈敏度:靈敏度是指超聲波回波經探頭轉換后輸出的回波信號電壓的峰峰值比施加在探頭上的驅動脈沖電壓的峰峰值的值。靈敏度是丈量超聲波探頭電能和聲能互相轉換效率的一種度量。
    2、工作頻率f:超聲波液位計探頭的工作頻率是由壓電陶瓷的諧振頻率,即是探頭發射的超聲波的頻率所決定的。超聲波液位計探頭工作在此頻率下輸出的能量最大,傳播距離最遠。
    3、頻率響應:超聲波液位計探頭的頻率響應是指某一反射物體,探頭收到回波信號的頻率特征,超聲波液位計探頭的頻譜圖可能通過頻率剖析儀測得,從而得到要旨頻率、帶寬等參數。
    4、品質因素Q:超聲波液位計探頭的品質身分Q由電路部分的品質因素和機械部分的品質成分綜合決定。
    5、宗旨特征:主瓣的尖銳程度決定著超聲波搜求區域范圍,于是方向特性直接決定著超聲波液位計的工作范圍和量程。主瓣角是超聲波对象特征中重要的指標,超聲波的頻率高,主瓣角小,超聲波探頭的生能越集中,其聲速范圍窄。  6、阻抗特性:因为超聲波液位計探頭的特点,要求其與驅動電壓之間實現阻抗匹配,達到愿望的驅動能量和回波接收信號。


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