超声波在液体材料测量技术中的应用

　　一、前言

　　超声波仪器的原理与结构都非常简单，又可进行在线实时监测，现已发展了许多种对工厂企业实用的超声检测方法及仪器。本文仅对其中测量液体的各种超声测量技术作以介绍.

　　超声波能够穿透工业容器及管道的侧壁，因此超声技术可实现非侵入的工业性在线检测。超声波常用压电换能器作电信号与超声波的转换，既可用作发射，又可用作接收，能在高温及各种危险场合使用。超声波仪器的原理与结构都十分简单，对液体及悬浮液的各种检测非常有效，其中包括液体浓度、液面定位、流速及一些阀值的报替.

　　二、超声波非侵人检测技术

　　用于在线检测的超声波非侵入技术，近年来受到越来越大的重视，这其中主要有以下几个原因:

　　(1)它能在非常危险的场合使用，尤其是能对那些剧毒、放射性、易姗易爆及强腐蚀性介质进行测量.

　　(2)可对保密性及高价值的生产过程作实时的远距离遥测。

　　(3)能避免污染纯净、卫生的被测介质，如:食品、药材及生物制品等。

　　(4)仪器结构简单，又能方便地与计算机等控制部件接口，对生产的自动化与现代化管理尤其有利。

　　(5)仪器的安装与维护方便，许多情况下甚至在工业生产照常进行时，实现安装与调试。

　　目前非侵入检测方法有许多，主要有:光学、电波、放射性和热分析方法等。超声波技术的优势在于能穿透几乎所有的容器及管道侧壁，由此可组成真正的非侵入式监恻系统。

　　超声波穿透容器或管道侧壁的能力受以下几种因素的影响:

　　(1)壁厚与超声波波长间的关系.

　　(2)由组成侧壁的材料引起的超声波衰减，它与壁厚及其超声波衰减系数有关。

　　(3)侧壁材料与被测液体间的声学失配系数，它由侧壁材料与液体的声阻抗决定。

　　对气体介质进行超声检测时，由于固体与气体间存在非常大的声学失配，因此，较难实现超声波非侵人式的测量。对液体介质而言，测量时这种失配量则小得多，使得超声波可透过容器及管道的侧壁进人被测介质，甚至在壁上十分脏时，照样能做到这一点。

　　三、超声波的激发与接收

　　充当超声波激励源作用的超声换能器被安置在容器或管道的外侧，工业测量用换能器大多是压电材料制成的，它可产生连续的或者是脉冲形式的超声波。最常用的压电换能器频率为0.5心loN任玩，一般是圆片状，半径在十毫米左右甚至更小。它们既可直接贴在壁的外侧，又可通过声辐合材料与侧壁接触，声辆合材料在极高温度监测时，起隔热作用.换能器的安置法如图1所示.