一、產品簡介

超聲波物位（料位，液位）計，是一種非接觸式、高可靠性、高性價比、易安裝維護的物位測量儀器。它不必接觸介質就能滿足大部分物位測量要求， ARU （艾潤系列）是我們公司經過多年努力開發，擁有*自主產權的新一代超聲波物位儀。

1.1 測量原理

發射超聲換能器發射出的超聲脈沖，通過傳播媒質傳播到被測物面，經反射后再通過傳聲媒質返回到接收換能器，測出超聲脈沖從發射到接收在傳聲媒質中傳播的時間。再根據傳聲媒質中的聲速，就可以算得從換能器到物面的距離。從而確定物位。

因此我們可以計算出探頭到反射面的距離D ＝ C*t/2（除2是因為聲波路徑要往返的原因，D是距離，C是聲速，t是時間）。再通過減法運算就可得出物位值。

1.2盲區

由于發射的超聲波脈沖有一定的寬度，使得距離換能器較近的一段區域內的反射波與發射波重疊，無法識別，不能測量其距離值。這個區域稱為測量盲區。盲區的大小與超聲波物位計的型號有關。

1.3特點

l         *回波跟蹤算法

采用*的回波數字濾波跟蹤算法，能在嘈雜的電、聲噪聲中有效捕捉真實回波。

l         多種補償模式

內置溫度補償，分體可用外接溫度傳感器的方式。有聲速校正模式，可以更好的適應不同的工作現場，實現更的測量。

l         點陣式液晶，全中文菜單

全中文菜單，使調試和應用變得更為容易。點陣液晶，可以顯示多種圖形。產品調試的時候，可以更直觀、明了。

l         靈活的測量模式

物位和距離兩種測量模式，并可以靈活設置參考位置，讓顯示值更為直觀。

l         可編程繼電器輸出

繼電器可編程，每個繼電器可以設置成高位、低位報警或者關閉，可以單獨設置報警值、回差值。

二 調試

   由于儀表現場安裝環境不同的。因此超聲波物位計在工作之前必須知道所需測量的基本情況，比如：測量范圍、零點和滿程或測量條件等等。因此在測量之前必須對儀表進行設置。設置步驟如下：

2.1 進入菜單：儀表通電顯示后，長按設置鍵（SET）兩秒進入一級菜單。

2.2選擇測量模式：測量模式分距離測量和物位測量。出廠默認為物位測量。（距離測量是指測量探頭發射面到物體表面的距離。物位測量是指物體底部到物體表面的高度。）

2.3設置探頭參數：

設置參考零點、量程高點、量程低點；

距離測量模式下參考零點設置沒有意義.

量程低點 ：液位在這個位置時輸出4mA.

量程高點 ：液位在這個位置的時輸出20mA

物位測量模式下參考零點：

探頭到參考平面（參考平面一般為罐底或池底）的距離,當物位在參考平面位置時顯示物位為零。

量程低點: 參考平面到該位置的距離值。當量程低點高于參考平面時數值為正，低于參考平面時數值為負。液位在該位置時輸出4mA電流。

量程高點: 參考平面到該位置的距離值。當量程高點高于參考平面時數值為正,低于參考平面時數值為負。液位在該位置時輸出20mA電流。

物位測量模式下測量示意圖：

2.4 繼電器：帶繼電器工作的進入報警設置選項,設置三個參數：

報警模式：選擇高位報警、低位報警或者關閉。

報警值：高位報警:液位高于報警值時報警

低位報警:液位低于報警值時報警

回差值:  回差值是防止測量誤差引起在報警點附近報警開關反復跳動。

高位報警狀態:液位低于（報警值-回差值）時解除報警

低位報警狀態:液位高于（報警值+回差值）時解除報警

2.5 其他： 探頭選擇、參數校正、算法選擇這三個項目請不要自行修改。

三、主要技術指標

表 3.1 主要技術指標

四、產品型譜

★超聲波物位計型譜

表4.1超聲波物位計型譜

備注：ARU系列超聲波探頭還可以根據客戶需求定制：耐高壓、耐高溫、小口徑、小盲區等特規探頭。

五、安裝指南

5.1 選擇量程：

 如果測量液體，可以按照標稱量程選型。如果是測量固體（請事先咨詢廠家技術人員），zui少需要將量程減半,如果是松軟的物體（比如面粉,棉花,海綿）,將不能使用。如果測量液位有覆蓋面大的氣泡，也要減小量程,氣泡厚度超過5cm,將不推薦使用。

空氣中有粉塵或者蒸汽，請事先咨詢廠家技術人員,要減量程使用。

5.2 選擇探頭材料，主要看環境是否有腐蝕性：

一般的弱酸弱堿環境可以用普通探頭，腐蝕性強的，要用防腐的探頭。強酸堿的場合，我們還要考慮是否會形成霧氣，會形成霧氣的場合，還要求減少量程使用。

 5.3 探頭的安裝位置，根據發射角和可能產生的虛假反射回波：

     超聲波波束通過探頭聚焦，脈沖波束的發射就好像手電筒的光束一樣，不同類型不同量程的探頭的發射角如下：

 23.54°（0探頭），27.38°（12B探頭），23.96°（20C探頭）。

在發射角內的任何物體，如：管道、容器支架和其他裝置，都會造成很強的虛假回波，特別是發射內距離探頭zui近的幾米處，比如：距離探頭6米的虛假回波要比距離探頭18米的強9倍。

請注意：盡量使探頭的軸線垂直于介質表面，并且避免在波束角內有任何裝置，比如：管道和支架等。

5.4 安裝注意事項

u       探頭的安裝應垂直于被測面：

圖 5.4.1 探頭應垂直于被測面

u       探頭的安裝應遠離下料口、避開障礙物：

圖 5.4.2 探頭應遠離下料口且避開障礙物

u       不適于強烈攪拌的實時測量：

圖 5.4.3 探頭不適于強烈攪拌的實時測量

u       要提高探頭安裝位置，防止zui高液面進入盲區：

圖 5.4.4 探頭應防止進入盲區

5.5物位儀安裝尺寸

⑴ ARU系列分體型超聲波物位儀顯示儀表外形圖：

圖 5.5.1 ARU系列分體型超聲波物位儀顯示儀表外形圖

u       分體物位計12m量程換能器的安裝尺寸（具體根據探頭的選型）

圖 5.5.2 分體物位計12m換能器的安裝尺寸

⑵ ARU系列一體型超聲波物位儀外形圖：

◆     ARU-0外形圖：

圖 5.5.4 ARU系列ARU-0外形圖

◆     ARU-12B外形圖：

圖 5.5.5 ARU系列ARU-12B外形圖

◆     ARU-15C外形圖：

圖 5.5.6 ARU系列ARU-15C外形圖

5.6 探頭傳感器安裝

u       安裝方式

圖 5.6.1探頭傳感器安裝示意圖（1）

圖 5.6.2探頭傳感器安裝示意圖（2）

圖 5.6.3探頭傳感器安裝示意圖（3）

5.7 導管安裝注意事項

u       導管

超聲波物位計有近端盲區，為了避免被測介質平面進入物位計的近端盲區，常常會使用導管，以提高物位計的安裝位置，保證全量程的測量準確度。罐體有溢流孔的，那么溢流孔到探頭的距離大于盲區就可以了。如果沒有溢流孔的，物位會處于滿灌的情況，那么必須保證L的值大于盲區。導管的內徑D要盡可能大，長度L要盡可能的短，建議D/L＞1/3。同時要盡可能保證導管內部沒有多余焊縫、突起，導管和罐的接口處要沒有毛刺。建議采用帶切角的短管（45°），從而使各種干擾因素降低到zui小。

圖 5.7.1分體式超聲波導管安裝示意圖    圖 5.7.2一體式超聲波導管安裝示意圖

導管直徑（D）和導管長度（L）的關系如表5.7所示：

表5.7 D與L的關系

5.8 電氣接線圖

⑴     ARU系列分體型超聲波物位儀電氣連接圖：

圖 5.8.1 ARU系列分體型超聲波物位儀電氣連接圖

u       ARU系列分體型接線端子示意圖

圖 5.8.2 ARU系列分體型接線端子示意圖

接線方法：

換能器：紅線接 Trans_n 換能器n

        屏蔽線： GND 地線

        蘭線： Temp_n 溫度傳感器n

        單探頭時，n =1，雙探頭時，n = 1,2

電流：  電流＋ 接mAn+

        電流－ 接mAn－

        單探頭時，n = 1 ,雙探頭時，n= 1,2

繼電器：RLlnA   與RLnB為常閉

        RLnA   與RLnC為常開

           單探頭時，n = 1,2 ,雙探頭時，n= 1,2,3,4

電源線：交流，接L，N

        直流：24V＋ 接L ，GND接N

⑵     ARU系列一體型超聲波物位儀電氣連接圖：

 圖 5.8.4 ARU系列一體型超聲波物位儀電氣連接圖

◆ARU系列一體型接線端子示意圖

24V供電接線端子示意圖：

圖 5.8.5一體型24VDC接線端子示意圖

電流：  電流＋ 接mA+

        電流－ 接mA－

繼電器：RLn+與RLn-為常開,  n = 1,2

電源線：24V＋ 接24VDC ，GND接GND

220V供電接線端子示意圖：

圖 5.8.6一體型220VAC接線端子示意圖

電流：  電流＋ 接mA+

        電流－ 接mA－

繼電器：RLn+與RLn-為常開,  n = 1,2

電源線：交流，接L， N

◆ ARU系列兩線制接線端子示意圖

24V供電接線端子示意圖：

圖 5.8.4 ARU系列兩線制24VDC接線端子示意圖

電源線：24V＋ 接24VDC ，GND接GND

5.9 接電注意事項

    在進行接線工作之前，必須首先斷電。這是對儀表，更是對您人身安全的保證。

    如果儀表不是在安全低電壓下工作，接線必須由專業的技術人員進行。并注意儀表的供電電壓，直流供電的請注意正負極不能接反。

5.10 接線注意事項

    如果探頭的電纜線不夠長，需加長，一定要用帶網狀的2芯屏蔽線對接，單根電纜線的截面積要＞1平方毫米，并且線序千萬不能接反，線的屏蔽層必須可靠接真正的大地。接線端子的4-20ma負極也要真正可靠的接大地。

六、設置

6.1 運行模式界面簡介

ARU系列超聲波物位計有運行和設置兩種工作模式，在設備通電并完成初始化過程后，物位計會自動進入運行模式，并開始測量數據。此時測量為物位測量模式。并相對輸出4～20mA值。輸出電流與物位成正比。

分體型超聲波物位計運行模式界面如下：

圖 6.1分體型超聲波物位計運行模式界面示意圖

一體型超聲波物位計運行模式界面如下：一體型與分體型大部分相同，不同的是一體型超聲波物位計只有兩個繼電器，顯示界面多了算法選擇項。

圖 6.2一體型超聲波物位計運行模式界面示意圖

6.2菜單查詢表見附表1

6.3菜單操作說明

⑴按鍵說明：

①儀表有三個按鍵：上Up、下Down，設置Set。

②Set鍵用于：選擇進入或確定退出。

③上下鍵用于：上下移動光標、在選擇框內選擇選擇項，在輸入框內選擇數。

⑵菜單界面及操作說明：

① 在運行模式界面按Set鍵進入一級菜單界面：

◆     參數沒有被鎖定的一級菜單界面：

◆     參數被鎖定的一級菜單界面：

② 一級菜單各項說明：

◆“0 結束設置”

  當選擇此項時，按Set鍵將退回到運行模式界面。

◆“1 參數鎖定”

菜單上鎖，當你的參數設置好，不希望別人隨意改動，把菜單上鎖，這樣就要輸入密碼才能解鎖進行菜單操作。本物位計的初始密碼為25，用戶可以修改初始密碼任意設置自己的密碼（特別提醒請記住自己設置的密碼，如若忘記應與廠家）。

★     當參數未被鎖定時，按Set鍵進入參數鎖定的設置界面：

說明：

不鎖定：不鎖定，那將所有的菜單都可以隨意修改。

全局鎖定：全局鎖定后，必須輸入密碼才能修改。

★當參數被鎖定時，按Set鍵進入參數鎖定的解鎖界面：

◆“2 量程設置”

設置參考零點、量程高點、量程低點、顯示單位。

說明：

參考零點：設置物位計參考零點，這個主要是物位測量的時候才有意義；出廠設置默認zui大量程。

量程低點：設置物位計4mA對應輸出的測量值；出廠設置默認為0。

量程高點：設置物位計20mA對應輸出的測量置；出廠設置默認為zui大量程。

顯示單位：有m、cm、mm三種單位可以選擇，m: 以米顯示，cm: 以厘米顯示，mm: 以毫米顯示，出廠設置默認為cm。

◆     “3 測量模式”

說明：

模式選擇：有距離測量和物位測量兩項可以選擇。距離測量:顯示值為探頭到被測平面距離；物位測量:顯示值為參考零點到液面的距離即液位高度。出廠設置默認為物位測量。

響應速度：有慢速、中速、快速三項可以選擇。慢速:響應速率慢,測量精度高，不容易受干擾；中速: 介于慢速和快速之間；快速:響應速率快,測量精度低，容易受干擾。出廠設置默認中速。

安全物位：有保持、zui小值、zui大值、設定值四項可以選擇。保持:系統丟波后顯示值為zui后測量值,電流為相對應值；zui小值: 系統丟波后顯示值為4mA,電流為4mA；zui大值: 系統丟波后顯示值為20mA,電流為20mA；設定值: 系統丟波后顯示值為zui后測量值,電流輸出為設定電流的設定值。出廠設置默認為保持。

設定電流：設置丟波后的輸出電流,大于3.6mA,小于22mA,再選擇為保持/zui大值/zui小值時無效。出廠設置默認為3.6mA。

◆     “4 探頭設置”

選擇探頭及設置相關參數。

說明：

探頭選擇：有1～9共九項可以選擇。根據探頭上的標簽選擇，出廠設置默認為5。

盲區設置：設置探頭的近端盲區，出廠設置默認為0.30。

◆     “5 算法選擇”

說明：

算法選擇：有特殊環境一、特殊環境二、特殊環境三、特殊環境四、特殊環境五、特殊環境六、特殊環境七，共七項可以選擇。出廠設置默認為特殊環境七。

◆     “6 報警設置”

設置報警繼電器。

說明：

報警1模式：有關閉、低位報警、高位報警三項可以選擇。關閉:繼電器1不作用；低位報警:繼電器1低位報警；高位報警:繼電器1高位報警。出廠設置默認為關閉。

報警1值: 以米為單位, 出廠設置默認為0。

報警1回差：以米為單位，觸發報警后解除報警需要測量值到報警值+/-報警回差時才有效。出廠設置默認為0。

報警2模式，報警3模式，報警4模式設置同上

◆      “7 參數校正”

進行量程校正、聲速校正、電流輸出校正、參考電平校正操作。

量程校正：輸入實際值,系統自動進行量程校正。出廠設置默認為測量值。

聲速校正：輸入實際值,系統自動進行聲速校正,運用在不是空氣的場合。例如：在汽油、丙酮、酒精等很多揮發性氣體的場合，聲音在這些氣體中的傳播速度不一樣，需要校正。4mA校正：修改值,直到實際輸出電流為4mA為止。出廠設置默認為3100。

20mA校正：修改值,直到實際輸出電流為20mA為止。出廠設置默認為7200。

參考電平：輸入相應測試點測得的電壓值。出廠設置默認為5.00。

◆     “8 通信設置”

說明：

通訊地址：選擇通訊的地址，默認值為1。

波特率：選擇通訊的頻率，有2400、4800、9600、19200可選，默認值為9600.

◆     “9 復位選擇”

說明：

出廠復位：是:恢復到剛出廠設置的狀態。否: 退出。出廠設置默認為否。系統復位：是：恢復系統設置。否：退出。出廠設置默認為否。

七、主要功能

7.1 測量模式靈活

  有兩種測量模式：距離測量和物位測量。只要在菜單項“3 測量模式”中選擇“物位測量”所計算的就是物位差值；現在“距離測量”所計算的就是距離差值。

7.2 4～20mA遠傳電流輸出

4～20mA電阻負載能力為750Ω。本設備有兩個電流輸出通道，及mAOUT1、mAOUT2。

在距離測量模式下，物位計顯示值是對應探頭平面到被測平面間的距離。輸出電流的計算公式是：

在物位測量模式下，物位計顯示值是對應參考零點到被測平面的高度位置。因此物位測量時，物位值可以是正值，也可以是負值。同樣的，輸出電流的計算公式為：

7.3 四個單刀雙擲繼電器

  4個AC 250V/ 8A或DC 30V/ 繼電器，狀態可編程。告警主要由繼電器對外部設備進行控制，可編程并進行全量程報警控制設置。其設置低位報警、高位報警、報警回差值即可。并通過液晶屏顯示如圖“ ”表示報警1未報警；如圖“ ”表示報警3已報警；如圖“ ”表示報警器關閉。

報警模式：選擇高位報警、低位報警或者關閉。

報警值：高位報警:液位高于報警值時報警

低位報警:液位低于報警值時報警

回差值: 回差值是為了防止測量誤差引起在報警點附近報警開關反復跳動。

   高位報警狀態:液位低于（報警值-回差值）時解除報警

   低位報警狀態:液位高于（報警值+回差值）時解除報警

7.4 設置合理的響應速率，并設置安全物位。

物位計可以在以下3種響應速率下工作：

選定一種響應速率后，安全定時等參數會隨之被設置為上表中的缺省值。

安全定時的含義是：當物位計判斷進入丟波狀態以后，在多長的時間內進入安全保護狀態。在進入安全保護狀態前，物位計輸出的值是zui后測量到的值。進入安全保護狀態后，物位計就按照安全物位的設置輸出測量值。

同時，響應速率的設置也影響測量的準確度，響應速率越快，顯示數據的更新率越快，同樣mA輸出變化值也隨之變快。但并不是越快越好，響應速率設置的慢一些，設備會對多次測量的數據進行綜合評估，從而得出一個更合理的結果，在一些情況下，比如被測液面有擾動情況，或者在聲波傳輸路徑內有固體物質下落，過快的響應速率容易得到錯誤的讀數，這時，降低響應速率可以提高這種情況下的測量準確度。

建議：盡可能采用更慢的響應速率，來達到更合理的采樣數據

八、錯誤現象及處理

附錄一 485通訊協議說明：

波特率：可以選擇2400、4800、9600、19200（默認值為9600）

數據位8位：00 00 00 00 1F aa aa 31 2e 31 31 ff ff fe fe fe fe fe

說明：開頭部分4個00；然后是地址位，可表示的范圍是1~255；２個aa，再然后是米．小數后２位。如例子中帶下劃線部分，是1.11的ascii表示。結尾是２個ff，５個fe。若測量值超過16米，則米的位子顯示46（ascii）。

數值對應表如下圖所示：

附錄二  簡易操作說明：

1、按鍵功能    面板上有三個按鍵，通過這三個按鍵可對儀表進行調試。調試后液晶屏幕上顯示測量值。

               ◇進入菜單項              ◇移動光標

◇確認菜單項              ◇ 選擇菜單項

◇確認參數修改            ◇參數修改

2、儀表通電顯示后，長按設置鍵（SET）兩秒進入一級菜單。以下設置中各菜單項的位置可通過“附錄三 菜單結構圖”中快速尋找。

3、選擇測量模式：測量模式分距離測量和物位測量。缺省狀態下，物位計進行物位測量。

4、設置參考零點，量程高點，量程低點，同時設定顯示單位。

   將探頭的高度值輸入到“參考零點”，“參考零點”在菜單中的位置見附表三菜單結構圖。（探頭高度為探頭發射面到罐底或池底的距離）

  ①距離測量模式下，參考零點設置沒有意義，量程高點、量程低點的位置參見附圖1.1。

②物位測量模式下，參考零點、量程高點、量程低點的位置參見附圖1.2。

附圖1.1 距離測量示意圖                      附圖1.2 物位測量示意圖

5、繼電器：帶繼電器工作的進入報警設置選項,設置三個參數：

報警模式：選擇高位報警、低位報警或者關閉。

報警值：高位報警:液位高于報警值時報警

低位報警:液位低于報警值時報警

回差值:  回差值是防止測量誤差引起在報警點附近報警開關反復跳動。

高位報警狀態:液位低于（報警值-回差值）時解除報警

低位報警狀態:液位高于（報警值+回差值）時解除報警