超聲波液位計是由微處理器操控的數(shù)字液位儀表，屬于非接觸液位計測量，可靠性高、價格優(yōu)勢、基本免維護的儀表，它解決了由壓力變送器、電容式、浮子式等測量方式帶來的纏繞、泄露、接觸介質(zhì)、昂貴的維護等麻煩，它不必要接觸工業(yè)介質(zhì)就滿足大多數(shù)密閉/敞開容器里的物位測量要求。
在測量中超聲波脈沖由傳感器(換能器)發(fā)出，聲波經(jīng)液體表面反射后被同一傳感器接收或超聲波接收儀器，通過壓電晶體或磁致伸縮器件轉(zhuǎn)換成電信號，并由聲波的發(fā)射和接收之間的時間來計算傳感器到被測液體表面的距離。由于采用非接觸的測量，被測介質(zhì)幾乎不受限制，可大量用于各種液體和固體物料高度的測量。
超聲波液位計鑒于被測物質(zhì)的密度的，于固體物質(zhì)一般用超聲波。超聲波是聲波，是一種機械波，是需要傳播媒介的。另外波的發(fā)射方式元件不同，如超聲波是通過壓電物質(zhì)的振動來發(fā)射的，所以它不可能用在壓力較高或負壓的場合，一般只用在常壓容器。
超聲波液位計在精度方面高于其他液位計，超聲波物位測量儀器可以測量幾厘米到幾十厘米的物位范圍，在諸多惡劣條件下表現(xiàn)出非凡的能力。
超聲波液位計測量的內(nèi)在原理非常簡單，超聲波探頭位于容器的頂部，發(fā)射脈沖波達到被測介質(zhì)表面，同時接收由被測物表面反射回來的回波，由發(fā)射波和回波的時間差，也就是聲波在空間中的往返穿行時間來測出探頭距被測介質(zhì)表面的距離。
根據(jù)上面的原理，影響超聲波液位計工作的因素主要有：
1、速度的影響：
超聲波液位計在工業(yè)應(yīng)用中的頻率為5KHZ-5MHZ，在物位測量技術(shù)方面為5HZ-40HZ，超聲波探頭到介質(zhì)表面距離的計算公式如下：
D=t1×C/2
D：探頭到介質(zhì)表面的距離
t1：聲波的傳播時間
C：波的傳播速率
由此可知，除了聲波的傳播時間的測量準確性外，聲波的傳播速度起著決定性的作用。
聲速的變化取決于傳播媒介的不同。在實際應(yīng)用中，多種因素影響著傳播媒介及聲速。為了獲得更加準確的測量結(jié)果，超聲波物位儀表可以由程度設(shè)定不同媒介的聲速。
2、溫度的影響：
溫度的變化影響著聲速的變化，在正常環(huán)境中溫度的變化帶給聲速的變化為0.17%℃。在實際測量中，多種自然因素會導(dǎo)致誤差，而測量系統(tǒng)，包括溫度傳感器和軟件功能，可以對溫度的影響進行自動補償。在實際應(yīng)用中，由于探頭周圍環(huán)境，超聲波傳播媒介的溫度以及被測介質(zhì)的溫度不盡相同。測量系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實際要求選擇與探頭結(jié)合的內(nèi)置溫度傳感器與探頭分離的外置溫度傳感器。更為準確的測量系統(tǒng)，可以在距探頭的特定的位置放置回波反射參照物，產(chǎn)生參考回波，以對溫度影響進行補償。這種方法的可行性取決于回波反射參照物的放置準確程度。
3、壓力的影響:
壓力的變化造成的溫度變化之間的關(guān)系：LnT1/T2=1.4LnP1/P2
雖然壓力的變化影響著探頭的工作狀態(tài),但壓力的變化不直接產(chǎn)生聲速的變化。由于壓力和溫度之間的關(guān)系:T=KP(K為常數(shù)),所以壓力的變化影響著溫度的變化,進而影響聲速的變化。
4、聲波的發(fā)射與傳播:
探頭的內(nèi)部有一個或多個壓電陶瓷晶體,用于聲波信號的產(chǎn)生和接收,當壓電陶瓷晶體獲得電信號時產(chǎn)生微小機械振動發(fā)出聲波。同理,回波使壓電陶瓷晶體產(chǎn)生微小機械振動發(fā)出電磁信號,實際的方法是一個探頭扮演著發(fā)射與接收的雙重角色。
當壓電陶瓷晶體獲得電脈沖激勵時，將產(chǎn)生一段時間的共鳴，開始的共鳴振幅很大，隨著探頭震動能量的減弱，振幅將趨于零。在共鳴期間內(nèi)，共鳴覆蓋了回波，使得探頭不準確判定回波，這段時間為幾毫秒，相對應(yīng)的距離范圍成為：“盲區(qū)"。10mS相對盲區(qū)1.7m。
為了確保發(fā)射波與回波時間差的準確性，回波信號必須有足夠的強度以產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化為電脈沖，回波信號的強度取決于發(fā)射信號的強度，傳播介質(zhì)的特性，傳播的距離和被測介質(zhì)反映面的特性。
5、強度的衰減
聲波傳播過程中強度的減弱是由于空氣對它的吸收，這是由于空氣的粘性和熱傳導(dǎo)以及空氣分子的行為特性決定的。
6、粉塵的影響
粉塵環(huán)境對聲速的影響非常小，但對超聲波的衰減很明顯，是阻礙超聲波方案實施的主要因素。實際應(yīng)用中，低頻率并帶有特殊泡沫塑料表面的探頭在粉塵環(huán)境中的使用方案是非常成功的。
7、氣流的影響
在開放環(huán)境下，空氣作為超聲波的載體，橫向的空氣氣流將使得聲波的傳播路徑彎曲變長，實際中的影響并不大。
8、被測介質(zhì)表面的影響
超聲波液位計回波強度比率取決于被測介質(zhì)的特性，所有的介質(zhì)對超聲波都是部分的反射，部分的吸收以及部分的傳輸。濃密的介質(zhì)，會產(chǎn)生很強的回波，反之成立。實際測量中，液體界面的回波遠遠好于固體。回波在固定顆粒表面產(chǎn)生時，其角度方向不同，相互有著時間差，造成相位不同從而減少直接反射回探頭的回波強度。
超聲波液位計具有抗干擾性強。可任意設(shè)置上下限節(jié)點及在線輸出調(diào)節(jié)，并帶有現(xiàn)場顯示，可選擇模擬量，開關(guān)量及輸出，方便的與相關(guān)設(shè)施接口。采用聚丙烯防水外殼，殼體小巧且相當堅固，具有耐化學(xué)品性，對于無機化合物，不論酸、堿、鹽溶液，除強氧化性物料外，幾乎都對其無破壞作用，對幾乎所有溶劑在室溫下均不溶解，一般烷、烴、醇、酚、醛、酮類等介質(zhì)上均可使用，
從原理上看，影響測量的因素很多，很多廠家的超聲波物位儀已經(jīng)有了溫度補償，回波追蹤識別等軟件功能，使測量儀成為非常成功的工業(yè)測量解決方案之一，包括液體料位、固體料位、各種倉料、明渠流量等，已成為現(xiàn)今被大量接受的非接觸式測量技術(shù)。
超聲波液位計價格低，體積小，重量輕，可用于食品，化工，半導(dǎo)體等行業(yè)對液體和散裝固體非接解式物位測量，可用于遠程物位監(jiān)控和泵的操控,適用于食品等工業(yè)設(shè)備安裝，維修極為方便。
