FBSON-Y-08NT超声波液位计的工作原理及优缺点

超声波液位计是基于回声测距法的非接触式液位测量仪表，通过检测超声波脉冲的发射与反射时间差计算液位高度，广泛应用于化工、水处理、冶金等工业场景，其原理与优缺点如下：

一、 核心工作原理

超声波液位计的核心元件是压电陶瓷换能器，利用压电效应实现电信号与超声波机械波的相互转换，具体工作流程分为 4 步：

发射超声波脉冲仪表的微处理器（MCU）向换能器发送电脉冲信号，压电陶瓷片受激振动，发射出高频超声波脉冲（工业常用频率 20kHz~200kHz），脉冲以固定声速（空气中约 340m/s，受温度影响）垂直向下传播至被测液面。

接收反射回波超声波脉冲接触液面后，因空气与液体的声阻抗差异发生反射，回波沿原路径向上传播，被换能器接收。此时换能器将超声波机械振动再次转化为电信号。

计算液位高度MCU 准计算超声波发射时刻与接收时刻的时间差

Δt，结合实时温度补偿后的声速

v，先算出探头到液面的垂直距离

d：d= 2v×Δt

公式中除以 2 是因为超声波往返一次，传播距离为

2d。再根据预设的探头安装高度

H（即满量程高度），计算实际液位高度

h：h=H−d

信号输出与显示仪表将计算出的液位值转换为工业标准信号（4-20mA 模拟量、RS485 数字量），对接 PLC/DCS 系统；同时在显示屏实时显示液位数据，若液位超出预设阈值，触发开关量报警。

二、 核心优点

非接触式测量，安全性高

探头不与被测介质直接接触，避免了腐蚀、磨损、堵塞等问题，适配强酸、强碱、粘稠、含颗粒的恶劣介质，且不会污染介质，维护成本低。

安装与调试便捷

无需开孔浸入介质，通过法兰、支架即可顶装 / 侧装；现场可直接通过按键或软件设置量程、盲区等参数，校准过程简单。

测量范围广，适应性强

量程可覆盖 0.1m~30m（不同型号差异大），支持敞口容器、密闭储罐的液位测量；部分型号内置温度补偿，可在 - 40℃~80℃环境下稳定工作。

无机械运动部件，寿命长

核心元件为压电陶瓷，无齿轮、转轴等易损件，故障率低，平均使用寿命可达 5~8 年。

三、 主要缺点

存在测量盲区，低液位测量受限

受换能器余振影响，存在固有测量盲区（0.1m~1.5m），当液位进入盲区时，测量结果完全失效，无法测量低液位。

易受现场环境干扰

高粉尘、高蒸汽、泡沫工况会削弱或散射超声波信号，导致回波强度不足，数据波动大；

强电磁干扰（如变频器、高压设备）会影响信号传输，引发测量误差；

温度、大气压变化会影响声速，若温度补偿失效，会产生额外误差。

不适用于特殊介质与环境

真空环境下超声波无法传播，完全无法测量；

液面剧烈波动（如搅拌、冲击）会产生虚假回波，导致测量不准；

高温介质（＞120℃）会加速换能器老化，需搭配冷却装置使用。

精度受量程制约

量程越长，测量精度越低。例如小量程（0~5m）仪表精度可达 ±0.2% FS，大量程（0~30m）仪表精度仅为 ±1% FS。

四、 适用与不适用场景总结

适用场景 不适用场景

敞口 / 密闭储罐的常规液位测量 真空环境、高温（＞120℃无冷却）环境

强酸、强碱、粘稠、含颗粒介质 液面剧烈波动、大量泡沫的工况

中短量程（0.5~10m）高精度测量 低液位（＜盲区）测量场景

无卫生要求的工业现场高精度计量级测量需求场景

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