非接触测试实践浅析

　　超声波料位测量中，当料位发生动态的连续变化（加料或卸料）时，接收到的回波信号往往为复杂（包括干扰和有效回波），这时反射回波可能来自多个不同的反射面，有的反射强度（回波幅值）大小相近，很难区分辨出真实的料面。为此，在软件的接收计算子程序中应加入料面自动跟踪的步骤。具体思想：设定固定干扰源位置记忆点，再根据料位变化的现实速度设置一个跟踪窗口，窗口的初位置设定与起始料面位置相同，窗口的大小由料位变化的速度决定，其设定值不小于料位变化的大值。这样当料位发生变化时，首先滤除固定干扰，又由于起始料位锁定，真实料面的回波信号始终在窗口中移动，从而区分出虚假的信号；当料位发生陡变，信号跳出窗口无法被识别时，窗口便逐步打开搜索，当再次捕捉到料位信号时，窗口自动还原到设定的大小。图5显示的即是窗口的原理。

　　超声波发射子程序产生若干固定数目脉冲的脉冲群，由于超声波换能器收发一体，接收时有很强的干扰信号，为此，软件上必须采用延迟接收技术来防止测量误差，即在发送脉冲打开计数器开始计数时，还要关闭接收中断一段时间，当过了该段时间后打开接收中断，开始等待回波信号，一旦接收到回波信号立即停止计数并得到计数值，该值即为超声波发射和接收的时间差t，再由所测温度进行声速补偿，便可计算出准确的料位值。然而，料位测量中的超声波，由于反射面极不规则以及富含尘埃的空气对声能的吸收大等特点，反射的回波信号往往很弱，即便是在接收电路中设有多级放大电路，也时常接收不到回波。此时，由于变送器程序中通常需设定量程，这是为了限定接收回波信号的长时间，在此时间段内如接收不到足够强的信号，这时超声波料位计就如同电脑的死机，无论料位如何变化，显示数据仅仅停留在某个料位处不变。为增强系统的灵敏度，保证反射的回波强度，可在软件中设计一个自增益的过程。具体思想：每当等待回波的时间超过限定值，软件就使所有返回信号（包括干扰）的幅值按相同比递增，直到幅值超过为了摒弃无效干扰信号所设定的门电压值。这样，在窗口中的回波由于幅值上升大，很容易就被识别出来。当然，在这过程之前，必须先限去噪声。

　　通常，超声波探头的安装有几点原则：探头开位置处尽量远离进料口；探头下方的辐射范围内避免有障碍物的存在；视料面情况调整探头喇叭方向而非一味对准下料口。从探头发出的超声波向下呈锥形辐射，无论是进料口进料还是障碍物都可能反射回波产生干扰，因此远离这些干扰非常必要。一般地，探头距离进料口应不小于2m.此外，探头应保持不易与壁发生回波反射的地方，可视尺寸而定。下料口上方往往是物料低的位置，测量该处的料位，尤其在物料即将放空时可及时告知人员做相应操作。但多数情况下，固体的料面呈现极不规则状，且变化无常，很难说某一点的料位即可全面反映整个料位情况，因此只有根据现场条件和经验调整出探头辐射的适合角度，所测结果才能较好地反映真实料位。这或许是非接触式的料位计普遍存在的问题。

　　料位的非接触测量方式还有雷达、射线、激光等，超声波的优势在于它的构造简单、价格适中、工作可靠、安装方便、维护量少、功耗小、安全、寿命长、非常适合测量块状、颗粒状固态物料的料位。