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侧向贴壁式超声波澳门新葡8455最新网站校准方法探索

作者:江苏澳门新葡8455最新网站有限公司
侧向贴壁式超声波澳门新葡8455最新网站是一种新颖的液位测量装置,主要用于测量密封液态气体容器内液位高度。它测量时安置在罐体侧壁上与被测液体不接触,可以测量有毒有害、腐蚀性的介质液位,不需在罐体和管线上钻孔,不受罐内高压的影响,既使对有泡沫介质的液位也可以测量。但如何校准也成为一个需要解决的问题
1、工作原理
超声波澳门新葡8455最新网站是澳门新葡8455最新网站的重要类型,常见的超声波澳门新葡8455最新网站安装于容器上部或底部,探头向被测液体发射一束超声波脉冲。声波被液体表面反射,部分反射回波由探头接收并转换为电信号。从超声波发射到被重新被接收,其时间与探头至被测液面的距离成正比,根据已知的声速便可以计算出液面位置,如图1(左)所示。

侧向贴壁式超声波澳门新葡8455最新网站则不然,它的工作原理是基于超声波脉冲对液体有和无状态下的不同反应,也就是根据超声波脉冲反射回波信号的大小不同判定液面位置,如图1(右)所示。如果容器内壁是液体,那么部分声能将被吸收,少量被反射回来。如果内壁是气体,反射回波将大得多.
所以按照JG971-2002澳门新葡8455最新网站检定规程常见超声波澳门新葡8455最新网站校准是通过澳门新葡8455最新网站水箱检定装置或模拟液位的方法来实现,侧向贴壁式超声波澳门新葡8455最新网站则无法按此校准,主要是改变液位对于侧向贴壁式超声波澳门新葡8455最新网站是没有意义的,因为贴壁式实际上测量的不是液位,而是壁面内侧液体的有无,通过不断的判定来寻找液面。
 
2、校准方法
我们的校准方法主要是立足于模拟实际工作状况,即以充有一定液体的圆桶配以钢直尺确定液位进行校准。装置原理简单,制作的难点在于圆筒壁厚、直径和材质的确超声波在不同介质界面的反射、透射,
主要决定于两种介质的声阻抗。声阻抗z=pv,其中p为密度,v为各自的声速。当超声波垂直于界面入射时,声强反射系数R和声强入射系数7声阻有函数关系如下式:

其中为固体声阻抗,Zq为液体声阻抗。可见适当的液体和桶材质的选择,以获得大的反射信号变化是校准有效实施的重要环节。液体介质我们选用ZUI常见的水为原料,水的声阻抗为148×10Pa·s/m存储液态气体的罐体,常见材质主要是铁、钢、铜和铝。常温下,铁的阻抗为45.0×10Pa·s/m,钢的阻抗为46.5×10Pa·s/m,铜的阻抗为41.8×10Pa·s/m,铝的阻抗为169×10Pa·s/m,代入式(1)中,可见铝得到更大的回波信号差,更能理想的校准结果。
对于桶壁厚和直径,我们査阅了GB11640-1989《铝合金无缝气瓶》,GB5099-1994《钢质无缝气瓶》和GB5842-1996《液化石油气钢瓶》。发现对于实际气瓶产品,壁厚、筒的直径应满足一定的关系,不同材质和用途有不同。但一定的***小厚度是有要求的。另外超声波探头在工作中都是有一定盲区的,在盲区内是探头是无法分辨出回波信号的。桶壁过薄有可能会产生这种状况,从而令仪器产生误读。同时桶的直径也应考虑便于探头的耦合固定.
 
综上,我们选取了30mm壁厚,筒外直径300mm,深1000mm的铝桶作为容器。校准时,将圆桶放置于水平面上,在圆桶中装入水,用钢直尺(精度等级1级)确定液面高度,将澳门新葡8455最新网站探头贴在外壁寻找界面位置,记录高度;重复3次。改变位置4次高度分别为200mm、400mm、600mm、800mm,以检研对不同液位的检测能力。如图2所示
3、测量结果分析
以英国卡拉斯PL-1型侧向贴壁式超声波澳门新葡8455最新网站为例进行分析。
表1是不同液位下的10次测试结果,取表中标准差的ZUI大值作为A类标准不确定度分量A。对于B类不确定度,因为侧向贴壁式超声波澳门新葡8455最新网站的显示不是相应的液位值,所以只考虑钢直尺测量误差g。钢直尺精度等级1级,示值误差小于等于±0.2mm,按均匀分布估计测量误差。各不确定度分量独立无关,取包含因子k=2,则测量结果的扩展不确定度为:
可见我们装置的测试结果对于侧向贴壁式超声波澳门新葡8455最新网站是满足需要的。
 
4、总结
通过分析和比较,我们得到了侧向贴壁式超声波澳门新葡8455最新网站简易有效的较准装置。我们ZUI后还应注意要这种仪器是不存累计误差的,校准中改变液位测量,只能增加稳定性,而不能说明更多性能。
 
 
 
 
 
 
 
 
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