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浅谈超声波液位计的衰减系数

2019-11-04

       超声波液位计是利用超声波在空气中传播的时间行程原理进行距离测量的。超声波是一种机械波,在传播过程中需要介质作为传播媒介。因介质的不确定性,超声波在传输的过程中就会存在不同的衰减。

 

       超声波液位计在工作过程中最主要的衰减有声波的扩散衰减、声波散射衰减、声波被介质吸收的衰减。超声波在空气中传输的衰减,主要是由于空气中的振动质点不断相互摩擦碰撞和热交换,导致声能量损失引起的。超声波在空气中的衰减系数可以用超声衰减方程表示:

β 8π2 f2η/3ρv3

  式中β:是超声波在空气中的衰减系数,ν是超声波速度,ρ是传播介质密度,f是超声波频率,η 是空气的动力粘度。

 

       由以上式子可以看出,在空气中传输时,空气的密度恒定,超声波的波速也恒定。外界环境温度恒定时,超声波在空气中的衰减系数与超声波频率成正比,即超声波换能器发射的频率越高,超声波的衰减系数越大,这也就是为什么在超声波液位计的规格书中,产品的测量量程越大,而换能器的频率标称越低。同时,空气的动力粘度随着温度的升高而逐渐增大,超声波的波速随温度的升高而逐渐增大,为避免温度变化对两个参数产生影响,因此在超声波液位计换能器内安置温度传感器,对以上两个参数进行实时校正,以保证测量精度。

 

       深圳优威仪表的超声波液位计系列均内置温度传感器和实时功率调整模块,利用温度传感器监测其过程温度,电子模块采集温度信息,并利用软件进行测量校正和发射功率实时调整,以保证超声波液位计在空气中传输的衰减系数始终维持在恒定状态,使测量更加精准。