凱越系列超聲波液位計(jì)有個(gè)功能是能夠看到現(xiàn)場反射回來的超聲波的波形，通過回波的形狀可以大致判斷現(xiàn)場的故障原因。下面我給大家講解一下。

       一、共振現(xiàn)象

        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，疊在在探頭上，從而形成一個(gè)較強(qiáng)的反射信號。會出現(xiàn)水池的水位只有3米，而超聲波液位計(jì)上顯示已經(jīng)接近滿量程了。

圖1  共振形成的回波信號    

        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探頭越遠(yuǎn)的回波。

       左圖是現(xiàn)場拍攝回來的超聲波回波圖片，右圖是比較圖，在右圖中我用方框框起來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)水池滿了的情況。

圖2  解決了共振后的回波信號  

        在解決了共振問題后，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)識別出來了。

       二、液體進(jìn)入了超聲波液位計(jì)的盲區(qū)

圖3  進(jìn)入盲區(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0.30-0.35米的盲區(qū)。

       右圖中紅色方框框出來的就是因?yàn)槊^(qū)造成的高強(qiáng)度回波，紅色圓圈圈出來的是正常的回波信號，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)回波信號就被掩蓋住了，造成測量出來的水位數(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0.35米的盲區(qū)，然后我們發(fā)現(xiàn)回波變了。在左邊緊靠探頭的

圖4  探頭抬高后的回波圖   

        三、電磁干擾

       現(xiàn)場的電磁干擾最主要來自于變頻器、電動(dòng)機(jī)、離心機(jī)等的干擾，這些干擾很大一部分通過電網(wǎng)傳播，一個(gè)工廠的供電系統(tǒng)有一臺變頻器就會污染整個(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   

       上面兩張圖是正常的回波圖，最下面的基線，也就是從左到右這么一長條的橫條，有大約4mm高度的，都比較清晰，沒有毛刺，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，非常明顯。

圖6 電磁干擾的回波圖形   

       上圖中，左圖是原圖，右圖我用紅色圈出來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.表示從探頭回來的波被覆蓋了。

圖7 變頻器干擾的回波圖形   

       上圖中左圖是原圖，右邊是我用紅色圈圈出來的。紅色圈里面是一個(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，右圖是我用紅色圈出來的，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，超聲波就沒法識別出來。

圖9 變頻器干擾的回波圖形   

       圖9比較有意思，橢圓形圈出來的是真實(shí)的反射波，方框圈出來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強(qiáng)度明顯超過變頻器的干擾信號，結(jié)果是現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)還是對的。

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