側(cè)向貼壁式超聲波液位計(jì)是一種新穎的液位測(cè)量裝置,主要用于測(cè)量密封液態(tài)氣體容器內(nèi)液位高度。它測(cè)量時(shí)安置在罐體側(cè)壁上與被測(cè)液體不接觸，可以測(cè)量有毒有害、腐蝕性的介質(zhì)液位，不需在罐體和管線上鉆孔，不受罐內(nèi)高壓的影響，既使對(duì)有泡沫介質(zhì)的液位也可以測(cè)量，但如何校準(zhǔn)也成為一個(gè)需要解決的問(wèn)題。

       1、工作原理

       超聲波液位計(jì)是液位計(jì)的重要類型，常見的超聲波液位計(jì)安裝于容器上部或底部，探頭向被測(cè)液體發(fā)射一束超聲波脈沖。聲波被液體表面反射，部分反射回波由探頭接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從超聲波發(fā)射到被重新被接收，其時(shí)間與探頭至被測(cè)液面的距離成正比，根據(jù)已知的聲速便可以計(jì)算出液面位置。

       側(cè)向貼壁式超聲波液位計(jì)則不然，它的工作原理是基于超聲波脈沖對(duì)液體有和無(wú)狀態(tài)下的不同反應(yīng)，也就是根據(jù)超聲波脈沖反射回波信號(hào)的大小不同判定液面位置。如果容器內(nèi)壁是液體，那么部分聲能將被吸收，少量被反射回來(lái)，如果內(nèi)壁是氣體，反射回波將大得多。所以按照J(rèn)G971-2002液位計(jì)檢定規(guī)程常見超聲波液位計(jì)校準(zhǔn)是通過(guò)液位計(jì)水箱檢定裝置或模擬液位的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，側(cè)向貼壁式超聲波液位計(jì)則無(wú)法按此校準(zhǔn)，主要是改變液位對(duì)于側(cè)向貼壁式超聲波液位計(jì)是沒(méi)有意義的，因?yàn)橘N壁式實(shí)際上測(cè)量的不是液位，而是壁面內(nèi)側(cè)液體的有無(wú)，通過(guò)不斷的判定來(lái)尋找液面。

       2、校準(zhǔn)方法

       我們的校準(zhǔn)方法主要是立足于模擬實(shí)際工作狀況，即以充有一定液體的圓桶配以鋼直尺確定液位進(jìn)行校準(zhǔn)，裝置原理簡(jiǎn)單，制作的難點(diǎn)在于圓筒壁厚、直徑和材質(zhì)的確超聲波在不同介質(zhì)界面的反射、透射。

       主要決定于兩種介質(zhì)的聲阻抗。聲阻抗z=pv,其中p為密度,v為各自的聲速，當(dāng)超聲波垂直于界面入射時(shí)，聲強(qiáng)反射系數(shù)R和聲強(qiáng)入射系數(shù)7聲阻有函數(shù)關(guān)系如下式:

       其中為固體聲阻抗,Zq為液體聲阻抗。可見適當(dāng)?shù)囊后w和桶材質(zhì)的選擇，以獲得大的反射信號(hào)變化是校準(zhǔn)有效實(shí)施的重要環(huán)節(jié)，液體介質(zhì)我們選用ZUI常見的水為原料，水的聲阻抗為148×10Pa·s/m存儲(chǔ)液態(tài)氣體的罐體，常見材質(zhì)主要是鐵、鋼、銅和鋁。常溫下，鐵的阻抗為45.0×10Pa·s/m，鋼的阻抗為46.5×10Pa·s/m，銅的阻抗為41.8×10Pa·s/m，鋁的阻抗為169×10Pa·s/m，代入式(1)中，可見鋁得到更大的回波信號(hào)差，更能理想的校準(zhǔn)結(jié)果。

        對(duì)于桶壁厚和直徑，我們査閱了GB11640-1989《鋁合金無(wú)縫氣瓶》，GB5099-1994《鋼質(zhì)無(wú)縫氣瓶》和GB5842-1996《液化石油氣鋼瓶》。發(fā)現(xiàn)對(duì)于實(shí)際氣瓶產(chǎn)品,壁厚、筒的直徑應(yīng)滿足一定的關(guān)系，不同材質(zhì)和用途有不同，但一定對(duì)小厚度是有要求的，另外超聲波探頭在工作中都是有一定盲區(qū)的，在盲區(qū)內(nèi)是探頭是無(wú)法分辨出回波信號(hào)的。桶壁過(guò)薄有可能會(huì)產(chǎn)生這種狀況，從而令儀器產(chǎn)生誤讀，同時(shí)桶的直徑也應(yīng)考慮便于探頭的耦合固定。

       通過(guò)分析和比較，我們得到了側(cè)向貼壁式超聲波液位計(jì)簡(jiǎn)易有效的較準(zhǔn)裝置，同時(shí)還應(yīng)注意要這種儀器是不存累計(jì)誤差的，校準(zhǔn)中改變液位測(cè)量，只能增加穩(wěn)定性，而不能說(shuō)明更多性能。