MiniRanger Plus流量计及其应用

作者Email: mly2066@sina.com 摘要：本文阐述了MiniRanger Plus流量计的工作原理、特点及其几个方面的应用。 关键词：MiniRanger Plus 工作原理 应用 1、 概述 MiniRanger Plus是一种通用的物位测量仪器，使用超声波回声测试技术测量物位。该仪器由一个多功能液晶显示、4键键盘和一完整连接盒组成，同时MiniRanger Plus需要配备反射波最大超声波换能器构成一工作系统。 2、 工作原理 MiniRanger Plus通过换能器发射一种超声波脉冲，每个超声波脉冲都由被测物反射形成反射波，发射波被换能器探测到（并转化为电信号）。回声由MiniRanger Plus通过技术处理。过滤从真正的介质反射波、声音和电的干扰波以及运行中搅拌机叶片的反射波等混合波中，采样真正的反射波。声脉冲由换能器到被测物再被反射回来（其间温度自动补偿）的时间，转变为供显示用的距离信号，及mA输出和继电器动作信号。 3、 特点 1） 多功能LCD显示：参数，读数及条杠曲线显示，继电器及工作可靠型状况显示。 2） 两个报警/泵控继电器 3） 快速连接终端 4） 上限开关操作 5） 超前/滞后，泵操作 6） Dolphin兼容性 7） 隔离的mA输出 8） 声音情况 9） 完整的键盘 4、 功能 1） 发射机 启动测量后，设定数目的短脉冲和长脉冲发送出来，短脉冲测量限于由滩头起始的两米范围。当一个短脉冲加叠一个长脉冲时，短脉冲测量限于1米，长脉冲覆盖整个测量范围。 当发射脉冲的反射波序列被接收到时，用相应的提取技术，确定真实的物质回波。 测量的响应速度与液面搅动或在填充物体时是否有块状物体落入声音路径有特别大的关系。它限制了测量过程相适应的显示，模拟输出，继电器动作的最大的频率。 2）换能器 安装于较远的测量现场并与发射机相连的换能器，能把电脉冲信号转化成声脉冲信号，在发射机处于接受状态时，能把声反射波信号转化成电信号。 3） 温度 为了补偿声音传播介质均匀的温度变化（导致声速变化），以其提供了温度补偿，温度感应信号由一个与换能器一体的温度传感器提供，补偿电路在发射机内，声音和温度信号共用一根导线，在发射机内实现信号分离 4） 声速 在温度稳定，成份均匀的气体介质中，能校正其声速误差。 基本原理是先实际测量（用皮尺或通过观察窗），在P651程序状态下，输入实际测量值，然后MiniRanger Plus通过比较输入的实际测量值（距离）与其本身的超声测量值（时间）计算声速，并采用此声速进行后续测量。 5） 消隐脉冲 近消隐脉冲经常用于消除在换能器接收期间，换能器近前的低频或其他类似于反射波的声波脉冲（例如驻波、阶梯形波瞬变等），驻波或其他声音杂波的表现是通过高数值显示，可通过增加近程消隐的工厂设定值来克服它。 在使用温度和速度补偿，以补偿声速变化的场所，消隐也能被自动校正，保持在设定距离的消隐波。 6） 反射波丢失 当MiniRanger Plus确信计算的测量结果不可靠时，存在反射波丢失，例如反射波的可靠性低于临界值时，这归因于高电平电噪声，接地不可靠或换能器发射方向不正确。发射后如果接收时间超过安全延时定时器设定值一段时间，可靠性图由满刻度下降到某一部分值，并且显示值和mA输出，被强迫为空缺值，当重新接收到一可靠反射波后，此状态失灵（可靠示图回到满刻度），读数，mA输出，继电器输出回到当前值。 7） 继电器 MiniRanger Plus配备有两个继电器，每个继电器都可被分配给三种功能中的一个功能。 ①报警继电器 ②泵继电器 5、 应用 这里主要强调一下MiniRanger Plus的最普遍的应用。 1） 简单物位监测应用 生产过程中的物位监测是MiniRanger Plus 的最简单的应用，其功能是测量换能器表面与超声波反射面的距离和空间，并把它显示出来，在此类应用中，可包含也可不包含报警和ma输出。例如下图所例， 此例包含一物位测量显示，还有与砂箱内物位成正比例的mA输出。换能器面到箱底的距离为5米，零位为箱底，满刻度位为距箱底4.5米高处，在4米位设上限报警，在1米位设下限报警，最大填充速度1米/分。在反射波丢失事件中，MiniRanger Plus在延时两分钟后进入非安全工作模式的低状态。 2） 泵控制应用 简单物位监测应用与泵控制应用的基本区别是需要或不需要泵运行时，相应的泵控继电器必须正常动作或复位。MiniRanger Plus在程序工作模式下时泵控继电器复位。 泵可被设置为独立的或两泵超前/滞后的工作方式运行。 在有可能发生填充物填满溢出容器的物位测量应用中，应使用潜水型换能器，当填充物淹没换能器表面时，潜水型换能器的空气穴保证，宁可读数保持为高物位读数，也不设立因丢失反射波而使MiniRanger Plus进入非安全工作模式，当使用潜水型换能器时，设置P807-1, 6、 常见故障及其解决办法 列表如下： 故障 原因 解决办法 丢失反射波 显示“short”换能器 未感应到反射波 信号线短路或正负颠倒 换能器损坏 检测换能器线路 检测设定的工作温度 更换换能器 液位变但是 显示不变 MiniRanger Plus处理了不正确的反射波 重新调整换能器方向，检查 竖筒内固有的焊缝接口等 屏幕变黑 无显示 电源掉电 检查电压选择无关 检查电源线 显示 换能器感应到反 射波脉冲，但不 可靠 被测物在量程范围之外 使用环境中灰尘或蒸汽过多 在此环境下对测量有不利影响，有东西聚在换能器表面 换能器位置或方向有问题 查阅换能器使用说明书 检查校正参数 调整发射方向，在多灰尘使用 泡沫面换能器。 尽量使用大量程换能器。增大安全延时定时器值 重新调整或安装换能器 显示距离逐渐变错 声音路径中有其他气体存在气体分层 参照校准声速 高物位时，显示值低于实际值 物位在近程消隐区回声处理过程中发生回声重叠 缩短消隐区范围，抬高换能器 在容器未满时，显示正确，但偶然出现较高读数 换能器探测消隐区回声或换能器低频震荡 增大消隐范围 增大短脉冲安全临界值 调节换能器安装位置 7、 维护 MiniRanger Plus无须维护，但对其程序参数要做定理检查。 在短开外部电源开关后，如果有必要的话，可对MiniRanger Plus外壳及其外保护壳进行清理，清理应用真空吸尘器或干净的刷子来完成。检查所有的电器连接，看其是否存在腐蚀和击穿。 如果MiniRanger Plus安装于多尘或多油的环境中。应确实保证编程器，接线端子和换能器的清洁。因为这些会阻碍信号的传送。 8、 结束语 随着科学技术特别是电子技术及传感器技术的发展，超声波流量计越来越广泛的应用于工业社会中，特别是由于它属于无阻碍流量计，适于解决流量测量困难，近年来，发展愈加迅猛，逐步走向一体化，广泛化。