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MiniRanger Plus流量計(jì)及其應(yīng)用
摘要：本文闡述了MiniRanger Plus流量計(jì)的工作原理、特點(diǎn)及其幾個(gè)方面的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：MiniRanger Plus 工作原理 應(yīng)用
1、 概述
MiniRanger Plus是一種通用的物位測(cè)量?jī)x器，使用超聲波回聲測(cè)試技術(shù)測(cè)量物位。該儀器由一個(gè)多功能液晶顯示、4鍵鍵盤和一完整連接盒組成，同時(shí)MiniRanger Plus需要配備反射波最大超聲波換能器構(gòu)成一工作系統(tǒng)。
2、 工作原理
MiniRanger Plus通過換能器發(fā)射一種超聲波脈沖，每個(gè)超聲波脈沖都由被測(cè)物反射形成反射波，發(fā)射波被換能器探測(cè)到（并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)）。回聲由MiniRanger Plus通過技術(shù)處理。過濾從真正的介質(zhì)反射波、聲音和電的干擾波以及運(yùn)行中攪拌機(jī)葉片的反射波等混合波中，采樣真正的反射波。聲脈沖由換能器到被測(cè)物再被反射回來（其間溫度自動(dòng)補(bǔ)償）的時(shí)間，轉(zhuǎn)變?yōu)楣╋@示用的距離信號(hào)，及mA輸出和繼電器動(dòng)作信號(hào)。
3、 特點(diǎn)
1） 多功能LCD顯示：參數(shù)，讀數(shù)及條杠曲線顯示，繼電器及工作可靠型狀況顯示。
2） 兩個(gè)報(bào)警/泵控繼電器
3） 快速連接終端
4） 上限開關(guān)操作
5） 超前/滯后，泵操作
6） Dolphin兼容性
7） 隔離的mA輸出
8） 聲音情況
9） 完整的鍵盤
4、 功能
1） 發(fā)射機(jī)
啟動(dòng)測(cè)量后，設(shè)定數(shù)目的短脈沖和長(zhǎng)脈沖發(fā)送出來，短脈沖測(cè)量限于由灘頭起始的兩米范圍。當(dāng)一個(gè)短脈沖加疊一個(gè)長(zhǎng)脈沖時(shí)，短脈沖測(cè)量限于1米，長(zhǎng)脈沖覆蓋整個(gè)測(cè)量范圍。
當(dāng)發(fā)射脈沖的反射波序列被接收到時(shí)，用相應(yīng)的提取技術(shù)，確定真實(shí)的物質(zhì)回波。
測(cè)量的響應(yīng)速度與液面攪動(dòng)或在填充物體時(shí)是否有塊狀物體落入聲音路徑有特別大的關(guān)系。它限制了測(cè)量過程相適應(yīng)的顯示，模擬輸出，繼電器動(dòng)作的最大的頻率。
2）換能器
安裝于較遠(yuǎn)的測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)并與發(fā)射機(jī)相連的換能器，能把電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成聲脈沖信號(hào)，在發(fā)射機(jī)處于接受狀態(tài)時(shí)，能把聲反射波信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。
3） 溫度
為了補(bǔ)償聲音傳播介質(zhì)均勻的溫度變化（導(dǎo)致聲速變化），以其提供了溫度補(bǔ)償，溫度感應(yīng)信號(hào)由一個(gè)與換能器一體的溫度傳感器提供，補(bǔ)償電路在發(fā)射機(jī)內(nèi)，聲音和溫度信號(hào)共用一根導(dǎo)線，在發(fā)射機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離
4） 聲速
在溫度穩(wěn)定，成份均勻的氣體介質(zhì)中，能校正其聲速誤差。
基本原理是先實(shí)際測(cè)量（用皮尺或通過觀察窗），在P651程序狀態(tài)下，輸入實(shí)際測(cè)量值，然后MiniRanger Plus通過比較輸入的實(shí)際測(cè)量值（距離）與其本身的超聲測(cè)量值（時(shí)間）計(jì)算聲速，并采用此聲速進(jìn)行后續(xù)測(cè)量。
5） 消隱脈沖
近消隱脈沖經(jīng)常用于消除在換能器接收期間，換能器近前的低頻或其他類似于反射波的聲波脈沖（例如駐波、階梯形波瞬變等），駐波或其他聲音雜波的表現(xiàn)是通過高數(shù)值顯示，可通過增加近程消隱的工廠設(shè)定值來克服它。
在使用溫度和速度補(bǔ)償，以補(bǔ)償聲速變化的場(chǎng)所，消隱也能被自動(dòng)校正，保持在設(shè)定距離的消隱波。
6） 反射波丟失
當(dāng)MiniRanger Plus確信計(jì)算的測(cè)量結(jié)果不可靠時(shí)，存在反射波丟失，例如反射波的可靠性低于臨界值時(shí)，這歸因于高電平電噪聲，接地不可靠或換能器發(fā)射方向不正確。發(fā)射后如果接收時(shí)間超過安全延時(shí)定時(shí)器設(shè)定值一段時(shí)間，可靠性圖由滿刻度下降到某一部分值，并且顯示值和mA輸出，被強(qiáng)迫為空缺值，當(dāng)重新接收到一可靠反射波后，此狀態(tài)失靈（可靠示圖回到滿刻度），讀數(shù)，mA輸出，繼電器輸出回到當(dāng)前值。
7） 繼電器
MiniRanger Plus配備有兩個(gè)繼電器，每個(gè)繼電器都可被分配給三種功能中的一個(gè)功能。
①報(bào)警繼電器
②泵繼電器
5、 應(yīng)用
這里主要強(qiáng)調(diào)一下MiniRanger Plus的最普遍的應(yīng)用。
1） 簡(jiǎn)單物位監(jiān)測(cè)應(yīng)用
生產(chǎn)過程中的物位監(jiān)測(cè)是MiniRanger Plus 的最簡(jiǎn)單的應(yīng)用，其功能是測(cè)量換能器表面與超聲波反射面的距離和空間，并把它顯示出來，在此類應(yīng)用中，可包含也可不包含報(bào)警和ma輸出。例如下圖所例，
此例包含一物位測(cè)量顯示，還有與砂箱內(nèi)物位成正比例的mA輸出。換能器面到箱底的距離為5米，零位為箱底，滿刻度位為距箱底4.5米高處，在4米位設(shè)上限報(bào)警，在1米位設(shè)下限報(bào)警，最大填充速度1米/分。在反射波丟失事件中，MiniRanger Plus在延時(shí)兩分鐘后進(jìn)入非安全工作模式的低狀態(tài)。
2） 泵控制應(yīng)用
簡(jiǎn)單物位監(jiān)測(cè)應(yīng)用與泵控制應(yīng)用的基本區(qū)別是需要或不需要泵運(yùn)行時(shí)，相應(yīng)的泵控繼電器必須正常動(dòng)作或復(fù)位。MiniRanger Plus在程序工作模式下時(shí)泵控繼電器復(fù)位。
泵可被設(shè)置為獨(dú)立的或兩泵超前/滯后的工作方式運(yùn)行。
在有可能發(fā)生填充物填滿溢出容器的物位測(cè)量應(yīng)用中，應(yīng)使用潛水型換能器，當(dāng)填充物淹沒換能器表面時(shí)，潛水型換能器的空氣穴保證，寧可讀數(shù)保持為高物位讀數(shù)，也不設(shè)立因丟失反射波而使MiniRanger Plus進(jìn)入非安全工作模式，當(dāng)使用潛水型換能器時(shí)，設(shè)置P807-1,
6、 常見故障及其解決辦法
列表如下：
故障
原因
解決辦法
丟失反射波
顯示“short”換能器
未感應(yīng)到反射波
信號(hào)線短路或正負(fù)顛倒
換能器損壞
檢測(cè)換能器線路
檢測(cè)設(shè)定的工作溫度
更換換能器
液位變但是
顯示不變
MiniRanger Plus處理了不正確的反射波
重新調(diào)整換能器方向，檢查
豎筒內(nèi)固有的焊縫接口等
屏幕變黑
無顯示
電源掉電
檢查電壓選擇無關(guān)
檢查電源線
換能器感應(yīng)到反
射波脈沖，但不
可靠
被測(cè)物在量程范圍之外
使用環(huán)境中灰塵或蒸汽過多
在此環(huán)境下對(duì)測(cè)量有不利影響，有東西聚在換能器表面
換能器位置或方向有問題
查閱換能器使用說明書
檢查校正參數(shù)
調(diào)整發(fā)射方向，在多灰塵使用
泡沫面換能器。
盡量使用大量程換能器。增大安全延時(shí)定時(shí)器值
重新調(diào)整或安裝換能器
顯示距離逐漸變錯(cuò)
聲音路徑中有其他氣體存在氣體分層
參照校準(zhǔn)聲速
高物位時(shí)，顯示值低于實(shí)際值
物位在近程消隱區(qū)回聲處理過程中發(fā)生回聲重疊
縮短消隱區(qū)范圍，抬高換能器
在容器未滿時(shí)，顯示正確，但偶然出現(xiàn)較高讀數(shù)
換能器探測(cè)消隱區(qū)回聲或換能器低頻震蕩
增大消隱范圍
增大短脈沖安全臨界值
調(diào)節(jié)換能器安裝位置
7、 維護(hù)
MiniRanger Plus無須維護(hù)，但對(duì)其程序參數(shù)要做定理檢查。
在短開外部電源開關(guān)后，如果有必要的話，可對(duì)MiniRanger Plus外殼及其外保護(hù)殼進(jìn)行清理，清理應(yīng)用真空吸塵器或干凈的刷子來完成。檢查所有的電器連接，看其是否存在腐蝕和擊穿。
如果MiniRanger Plus安裝于多塵或多油的環(huán)境中。應(yīng)確實(shí)保證編程器，接線端子和換能器的清潔。因?yàn)檫@些會(huì)阻礙信號(hào)的傳送。
8、 結(jié)束語(yǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)特別是電子技術(shù)及傳感器技術(shù)的發(fā)展，超聲波流量計(jì)越來越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)社會(huì)中，特別是由于它屬于無阻礙流量計(jì)，適于解決流量測(cè)量困難，近年來，發(fā)展愈加迅猛，逐步走向一體化，廣泛化。
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