不论介质和物体的特性和颜色如何,超声波传感器都能够稳定可靠地对其进行探测。因此,超声波传感器常常用来监测液体、颗粒或膏体的位置。然而,在众多此类应用中,介质液体或其散发出来的气体可能会对传感器材料造成长期有害的影响,从而影响标准传感器的功能。新型UNAR超声波传感器系列在设计过程中特别考虑到了以上应用要求。
超声波传感器的工作原理
液位监测超声波传感器是基于传播时间测量原理。传感器利用周围空气传输声能,在正常情况下,声音以大约330m/s的速度传播。采用精密电子计时器可以对发射与接收之间的时间差进行测量,从而实现了准确的距离测量,稳定分辨率高达0.1mm,开关点准确且可重复。
传送器——超声波传感器的心脏
所谓传送器是设计作为发射器和接受器来使用,并针对远超过人耳听觉范围的声波频率进行优化。在由振荡器触发后,传送器振动膜向周围空气发射短超声波组(即所谓脉冲群),同时接收和传播声波。每个发射序列之后均跟随一个接收期。在运行过程中,传送器和电子回路在发射和接收之间不断切换。当发射的超声波组碰到液体等物体之后,声音被反射,其中一部分能量返回到传送器或传感器。如果在用户选定的时间窗内,如果记录到规定数目的连续信号,传感器的输出则发生响应。如上所述,待测物体的表面特性或颜色对这种测量方法的影响甚微。只要声能回波以足够的幅值返回到接收器,即可测得反射物体的距离。因此,超声波传感器主要用来探测和扫描难以探测的物体。在工业领域,它主要用于测量散装物料、液体、膏体及其他类似物质。这些物体散发的蒸汽和气体可能具有很强的腐蚀性,从而侵蚀和损坏传感器前端,这是现有的大多数传感器所面临的一个严峻挑战。这种腐蚀性气体可能会对传感器造成永久性损坏,甚至完全报废。那么应该采用什么方法来保护传感器,尤其是传送器的有效表面不受此类外部环境的影响呢？
不锈钢与保护性聚对二甲苯涂层的组合
1.4435不锈钢制外壳为传感器提供了良好的保护。这种材料被广泛用于食品及加工工业,能耐受各种腐蚀。然而,更大的挑战是保护暴露在腐蚀性介质以及多种腐蚀性物质中的传感器的传送器。当然,还不得损害传感器振动膜的特性及传送器的发射和接收特性,并且还不得影响常见的小声束角。UNAR18传感器所用超声波传送器的特性之一是声束角极小,从而能够在小直径容器内部或者通过狭小开口进行探测,这是在加工及医疗技术领域常常需要足的要求(图1)。符合所有规范的最优解决方案就是:聚对二甲苯缩合物涂层。聚对二甲苯同时拥有与待保护材料——陶瓷和PUR——之间良好的粘附性,以及对现代工艺中所采用的大多数物质具有出色的阻隔效应,例如无机酸/碱、有机溶剂、水蒸气等,即使涂层厚度只有数微米。
UNAR正面
UNAR和相同尺寸的标准超声波传感器之间的制造差别是显而易见的。与其他解决方案不同,由于采用了聚对二甲苯涂层,从而避免了造成厚重的有效表面机械覆层。外壳的整个长度上都采用M18螺纹,从而使安装变得更加简单(图2)。
声能转向90°液位监测超声波传感器通常采用立式安装,其有效表面向下,因为通常从上方至待监测介质进行调节。
然而,如果由于空间狭小而不能采用立式安装,UNAR系列传感器还提供了不锈钢制成的螺纹安装90°反射板(图3)。开关及距离测量传感器可以利用此附件工作。它对液位监测传感器测量精度的影响几乎可以忽略不计。当正确安装之后,反射板甚至还为聚对二甲苯涂层传送器提供了额外的机械保护。由于采用了反射板,即使安装深度非常有限,仍然可以很方便地使用UNAR。
通过按钮或自学习输入进行编程
超声波液位监测传感器不仅可以根据具体应用采用最优方式进行机械集成,也可以采用电气集成。
UNAR系列的所有液位监测传感器都可以提供久经考验的自学习功能。利用此功能,可以根据具体应用对测量范围进行编程,最大终值为1000mm。用户可随时选择模拟量输出信号的有效方向,并随距离上升或下降。用户可利用按钮直接在传感器上编程,或者利用外部电气自学习输入进行编程。编程完成数分钟后,以电子方式锁定访问,从而显著提高了操作稳定性。
带数显的液位监测传感器
针对需要直接在测量现场指示液位的应用(图2),堡盟提供了一种带集成液晶显示屏的解决方案。显示屏显示的测量数据也可以作为一个4～20mA电流信号被访问。
目前,由不锈钢和聚对二甲苯提供腐蚀性介质保护的液位监测超声波传感器是工业加工领域中所有液位监测解决方案中最可靠的解决方案。
耐腐蚀性介质的超声波传感器
?优质1.4435不锈钢制外壳
?适用于腐蚀性工业环境的液位监测-2-?耐受各种气体的腐蚀
?最恶劣条件下仍然耐用
?分辨率高达0.3mm
?测量距离为600～1000mm
?通过按钮或外部自学习输入进行编程
?测量(0...10V/4...20mA)及开关传感器类型
?带集成液晶显示屏的版本
