超聲波液位計有個功能是能夠看到現(xiàn)場反射回來的超聲波的波形，通過超聲波液位計回波的形狀可以大致判斷現(xiàn)場的故障原因。下面昌暉儀表給大家講解一下如何根據(jù)超聲波液位計回波圖形判斷超聲波液位計故障原因。

1、共振現(xiàn)象
超聲波液位計探頭跟金屬的支架或者法蘭連接的情況下，因為探頭是在不斷振動，這個振動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，從而形成一個較強的反射信號。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，但是因為強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，這個時候真實的回波就能夠被超聲波液位計識別出來了。

2、液體進入了超聲波液位計的盲區(qū)

圖3 液體進入超聲波液位計盲區(qū)后出現(xiàn)的回波圖
超聲波液位計從探頭發(fā)射面出去的部分有一個盲區(qū)，這個盲區(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在20℃時候有0.50米的盲區(qū)。

右圖中線圈方框框出來的就是因為盲區(qū)造成的高強度回波，線圈圓圈圈出來的是正常的回波信號，這個地方因為盲區(qū)造成的回波太強，所以后面的真實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。有細心的朋友可能會發(fā)現(xiàn)，這個進入盲區(qū)的回波有點像文章里面第一個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0.50米的盲區(qū)，然后我們發(fā)現(xiàn)在左邊緊靠探頭的回波變了。

圖4 超聲波液位計探頭抬高后的回波圖

3、電磁干擾
現(xiàn)場的電磁干擾最主要來自于變頻器、電動機、離心機等的干擾，這些干擾是很大一部分通過電網(wǎng)傳播，一個工廠的供電系統(tǒng)有一臺變頻器就會污染整個電網(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超聲波液位就回波圖，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 電磁干擾下的超聲波液位計回波圖形
上圖中，左圖是原圖，右圖用線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個數(shù)字，第二行前2個數(shù)字都是0，表示從探頭回來的波被覆蓋了。

圖7 變頻器干擾的超聲波液位計回波圖形
上圖中左圖是原圖，右邊是用線圈出來的。線圈里面是一個個間距差不多的，有規(guī)律分布的波峰，這個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，右圖是用線圈出來的，右圖里面方框選定的是干擾的波形，橢圓形選定的是真實回波，干擾的波形比真實回波高很多，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度明顯超過變頻器的干擾信號，結果是現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)還是對的。

圖10 強烈干擾的超聲波液位計回波圖形
圖10左圖是強烈干擾下的回波圖形，圖片中從左到右都是高高的干擾波。在這樣情況下，接地不能解決所有問題。這個時候就需要判斷干擾是從電源部分來的，還是從空氣中過來的。如果是從空氣中來的電磁干擾，一般需要給儀表外面做個金屬的儀表箱，同時把儀表箱接地。如果是從電纜線上過來的電磁干擾，特別是用量最多的二線制超聲波液位計，可以中間加無源的信號隔離器，來解決這個干擾。
如果是四線制的儀表，那么在電源部分要加隔離電源，在4-20mA輸出部分加信號隔離器。

4、接管對測量的影響
超聲波液位計的探頭，如果縮在接管內(nèi)，因為接管對信號有放大作用，會導致一些問題。一般接管高度和接管直徑是有個比例的，就是5:3。假設高度是200毫米，接管內(nèi)徑要在120毫米以上。

圖11 超聲波液位計探頭縮在接管內(nèi)的回波
上圖中，回波的底部基線變得很寬，這是因為接管把信號放大造成的。圓圈圈出來的是真實的回波，方框里面是特別粗大的基線。

圖12 超聲波液位計探頭拿出接管后的回波
把超聲波液位計從里面拿出來之后，基線明顯變小，回復正常。圓圈里面的反射波會比基線高好多。

昌暉儀表生產(chǎn)高性能超聲波液位計，到產(chǎn)品頁面結合產(chǎn)品深入了解超聲波液位計回波和回波學些功能，對提高大家通過超聲波液位計回波圖形判斷故障有幫助。

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