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三、主要技术指标

表 3.1 主要技术指标

四、产品型谱

★超声波物位计型谱

表4.1超声波物位计型谱

备注：ARU发现号系列超声波探头还可以根据客户需求定制：耐高压、耐高温、小口径、小盲区等特规探头。

五、安装

1、安装注意事项

u      探头的安装应垂直于被测面：

图 5.1.1 探头应垂直于被测面

u      探头的安装应远离下料口、避开障碍物：

图 5.1.2 探头应远离下料口且避开障碍物

u      不适于强烈搅拌的实时测量：

图 5.1.3 探头不适于强烈搅拌的实时测量

u      要提高探头安装位置，防止zui高液面进入盲区：

图 5.1.4 探头应防止进入盲区

2、物位仪安装尺寸

⑴ ARU-SON（探索者）系列分体型超声波物位仪显示仪表外形图：

图 5.2.1 ARU-SON（探索者）系列分体型超声波物位仪显示仪表外形图

u      分体物位计12m量程换能器的安装尺寸（具体根据探头的选型）

图 5.2.2 分体物位计12m换能器的安装尺寸

⑵    ARU-SON（探索者）系列一体型超声波物位仪显示仪表外形图（探头部分安装尺寸参考探头的选型表）

图 5.2.3 ARU-SON（探索者）系列一体型超声波物位仪显示仪表外形图

⑶ ARUFY（飞鹰）系列一体型超声波物位仪外形图：

◆    ARUFY-0外形图：

图 5.2.4 ARUFY（飞鹰）系列ARUFY-0外形图

◆    ARUFY-12B外形图：

图 5.2.5 ARUFY（飞鹰）系列ARUFY-12B外形图

◆    ARUFY-15C外形图：

图 5.2.6 ARUFY（飞鹰）系列ARUFY-15C外形图

3、探头传感器安装

u      安装方式

图 5.3.1探头传感器安装示意图（1）

图 5.3.2探头传感器安装示意图（2）

图 5.3.3探头传感器安装示意图（3）

4、导管安装注意事项

u      导管

超声波物位计有近端盲区，为了避免被测介质平面进入物位计的近端盲区，常常会使用导管，以提高物位计的安装位置，保证全量程的测量准确度。罐体有溢流孔的，那么溢流孔到探头的距离大于盲区就可以了。如果没有溢流孔的，物位会处于满灌的情况，那么必须保证L的值大于盲区。导管的内径D要尽可能大，长度L要尽可能的短，建议D/L＞1/3。同时要尽可能保证导管内部没有多余焊缝、突起，导管和罐的接口处要没有毛刺。建议采用带切角的短管（45°），从而使各种干扰因素降低到zui小。

图 5.4.1分体式超声波导管安装示意图    图 5.4.2一体式超声波导管安装示意图

导管直径（D）和导管长度（L）的关系如表5.4所示：

表5.4 D与L的关系

5、 电气接线图

⑴    ARU-SON（探索者）系列分体型超声波物位仪电气连接图：

图 5.5.1 ARU-SON（探索者）系列分体型超声波物位仪电气连接图

u      ARU-SON（探索者）系列分体型接线端子示意图

图 5.5.2 ARU-SON（探索者）系列分体型接线端子示意图

接线方法：

换能器：红线接 Trans_n 换能器n

        屏蔽线： GND 地线

        兰线： Temp_n 温度传感器n

        单探头时，n =1，双探头时，n = 1,2

电流：  电流＋ 接mAn+

        电流－ 接mAn－

        单探头时，n = 1 ,双探头时，n= 1,2

继电器：RlnA   与RLnB为常闭

        RlnA   与RLnC为常开

           单探头时，n = 1,2 ,双探头时，n= 1,2,3,4

电源线：交流，接L，N

        直流：24V＋ 接L ，GND接N

⑵    ARU-SON（探索者）系列一体型超声波物位仪接线图：

 图 5.5.3 ARU-SON（探索者）系列一体型超声波物位仪电气连接图

⑶    ARUFY（飞鹰）系列一体型超声波物位仪电气连接图：

 图 5.5.4 ARUFY（飞鹰）系列一体型超声波物位仪电气连接图

◆ ARU-SON（探索者）和ARUFY（飞鹰）系列一体型接线端子示意图

24V供电接线端子示意图：

图 5.5.5一体型24VDC接线端子示意图

电流：  电流＋ 接mA+

        电流－ 接mA－

继电器：RLn+与RLn-为常开,  n = 1,2

电源线：24V＋ 接24VDC ，GND接GND

220V供电接线端子示意图：

图 5.5.6一体型220VAC接线端子示意图

电流：  电流＋ 接mA+

        电流－ 接mA－

继电器：RLn+与RLn-为常开,  n = 1,2

电源线：交流，接L， N

⑷    ARU-SON（探索者）系列两线制超声波物位仪电气连接图：

 图 5.5.7 ARU-SON（探索者）系列两线制超声波物位仪电气连接图

◆ ARU-SON（探索者）系列两线制接线端子示意图

24V供电接线端子示意图：

图 5.5.4 ARU-SON（探索者）系列两线制24VDC接线端子示意图

电源线：24V＋ 接24VDC ，GND接GND

六、设置

1、运行模式界面简介

ARU-SON（探索者）系列超声波物位计有运行和设置两种工作模式，在设备通电并完成初始化过程后，物位计会自动进入运行模式，并开始测量数据。此时测量为物位测量模式。并相对输出4～20mA值。输出电流与物位成正比。

分体型超声波物位计运行模式界面如下：

图 6.1分体型超声波物位计运行模式界面示意图

一体型超声波物位计运行模式界面如下：一体型与分体型大部分相同，不同的是一体型超声波物位计只有两个继电器，显示界面多了算法选择项。

图 6.2一体型超声波物位计运行模式界面示意图

2、菜单查询表

表6.2  菜单查询表

3、菜单操作说明

⑴按键说明：

①仪表有三个按键：上Up、下Down，设置Set。

②Set键用于：选择进入或确定退出。

③上下键用于：上下移动光标、在选择框内选择选择项，在输入框内选择数。

⑵菜单界面及操作说明：

① 在运行模式界面按Set键进入一级菜单界面：

◆    参数没有被锁定的一级菜单界面：

◆    参数被锁定的一级菜单界面：

② 一级菜单各项说明：

◆“0 结束设置”

  当选择此项时，按Set键将退回到运行模式界面。

◆“1 参数锁定”

菜单上锁，当你的参数设置好，不希望别人随意改动，把菜单上锁，这样就要输入密码才能解锁进行菜单操作。本物位计的初始密码为25，用户可以修改初始密码任意设置自己的密码（特别提醒请记住自己设置的密码，如若忘记应与厂家）。

★    当参数未被锁定时，按Set键进入参数锁定的设置界面：

说明：

不锁定：不锁定，那将所有的菜单都可以随意修改。

全局锁定：全局锁定后，必须输入密码才能修改。

★当参数被锁定时，按Set键进入参数锁定的解锁界面：

◆“2 量程设置”

设置参考零点、量程高点、量程低点、显示单位。

说明：

参考零点：设置物位计参考零点，这个主要是物位测量的时候才有意义；出厂设置默认zui大量程。

量程低点：设置物位计4mA对应输出的测量值；出厂设置默认为0。

量程高点：设置物位计20mA对应输出的测量置；出厂设置默认为zui大量程。

显示单位：有m、cm、mm三种单位可以选择，m: 以米显示，cm: 以厘米显示，mm: 以毫米显示，出厂设置默认为cm。

◆    “3 测量模式”

说明：

模式选择：有距离测量和物位测量两项可以选择。距离测量:显示值为探头到被测平面距离；物位测量:显示值为参考零点到液面的距离即液位高度。出厂设置默认为物位测量。

响应速度：有慢速、中速、快速三项可以选择。慢速:响应速率慢,测量精度高，不容易受干扰；中速: 介于慢速和快速之间；快速:响应速率快,测量精度低，容易受干扰。出厂设置默认中速。

安全物位：有保持、zui小值、zui大值、设定值四项可以选择。保持:系统丢波后显示值为zui后测量值,电流为相对应值；zui小值: 系统丢波后显示值为4mA,电流为4mA；zui大值: 系统丢波后显示值为20mA,电流为20mA；设定值: 系统丢波后显示值为zui后测量值,电流输出为设定电流的设定值。出厂设置默认为保持。

设定电流：设置丢波后的输出电流,大于3.6mA,小于22mA,再选择为保持/zui大值/zui小值时无效。出厂设置默认为3.6mA。

◆    “4 探头设置”

选择探头及设置相关参数。

说明：

探头选择：有1～9共九项可以选择。根据探头上的标签选择，出厂设置默认为5。

盲区设置：设置探头的近端盲区，出厂设置默认为0.30。

◆    “5 算法选择”

说明：

算法选择：有特殊环境一、特殊环境二、特殊环境三、特殊环境四、特殊环境五、特殊环境六、特殊环境七，共七项可以选择。出厂设置默认为特殊环境七。

◆    “6 报警设置”

设置报警继电器。

说明：

报警1模式：有关闭、低位报警、高位报警三项可以选择。关闭:继电器1不作用；低位报警:继电器1低位报警；高位报警:继电器1高位报警。出厂设置默认为关闭。

报警1值: 以米为单位, 出厂设置默认为0。

报警1回差：以米为单位，触发报警后解除报警需要测量值到报警值+/-报警回差时才有效。出厂设置默认为0。

报警2模式，报警3模式，报警4模式设置同上

◆     “7 参数校正”

进行量程校正、声速校正、电流输出校正、参考电平校正操作。

量程校正：输入实际值,系统自动进行量程校正。出厂设置默认为测量值。

声速校正：输入实际值,系统自动进行声速校正,运用在不是空气的场合。例如：在汽油、丙酮、酒精等很多挥发性气体的场合，声音在这些气体中的传播速度不一样，需要校正。4mA校正：修改值,直到实际输出电流为4mA为止。出厂设置默认为3100。

20mA校正：修改值,直到实际输出电流为20mA为止。出厂设置默认为7200。

参考电平：输入相应测试点测得的电压值。出厂设置默认为5.00。

◆    “8 通信设置”

说明：

通讯地址：选择通讯的地址，默认值为1。

波特率：选择通讯的频率，有2400、4800、9600、19200可选，默认值为9600.

◆    “9 复位选择”

说明：

出厂复位：是:恢复到刚出厂设置的状态。否: 退出。出厂设置默认为否。系统复位：是：恢复系统设置。否：退出。出厂设置默认为否。

4、菜单设置步骤

（1）选择测量模式：测量模式分距离测量和物位测量。缺省状态下，物位计进行物位测量。

图6.3.1 距离测量示意图

在距离测量模式下，物位计显示值是对应探头平面到被测平面间的距离。输出电流的计算公式是：

图6.3.2 物位测量示意图

在物位测量模式下，物位计显示值是对应参考零点到被测平面的高度位置。因此物位测量时，物位值可以是正值，也可以是负值。同样的，输出电流的计算公式为：

（2）设置参考零点、量程高点、量程低点，同时设定显示单位。

距离测量模式:

参考零点设置没有意义.

量程低点 = 液位在这个位置时输出4mA.

量程高点 = 液位在这个位置时输出20mA

物位测量模式:

参考零点：探头到参考平面的距离,当液位在参考平面位置的时显示物位为零。一般情况下,把参考零点设置成探头表面到灌底的距离，即罐底就是参考平面。

  量程低点: 参考平面到该点的距离。当量程低点高于参考平面时数值为正，低于参考平面时数值为负。液位在量程低点时输出4mA电流。

 量程高点: 参考平面到该点的距离。当量程高点高于参考平面时数值为正,低于参考平面时数值为负。液位在量程高点时输出20mA电流。

物位测量模式示意图如图6.3.3所示：

图6.3.3 物位测量示意图

范例：如图6.3.3所示，量程是12.000m，此时若参考零点为7.000m。则量程高点为7.000m，量程低点为-5.000m。

注意：参考零点的设置只是对物位测量才起作用，参考零点是为了满足有些客户需要负值而设置的。

（3）如果有必要，重新选择探头和设置盲区值。探头的类型是出厂时已经设置好的，选择不同种类的探头，就选择了不同的超声波频率、盲区值、温度传感器类型。建议用户不要自行修改此项。

（4）设置合理的响应速率，并设置安全物位。

物位计可以在以下3种响应速率下工作：

选定一种响应速率后，安全定时等参数会随之被设置为上表中的缺省值。

安全定时的含义是：当物位计判断进入丢波状态以后，在多长的时间内进入安全保护状态。在进入安全保护状态前，物位计输出的值是zui后测量到的值。进入安全保护状态后，物位计就按照安全物位的设置输出测量值。

同时，响应速率的设置也影响测量的准确度，响应速率越快，显示数据的更新率越快，同样mA输出变化值也随之变快。但并不是越快越好，响应速率设置的慢一些，设备会对多次测量的数据进行综合评估，从而得出一个更合理的结果，在一些情况下，比如被测液面有扰动情况，或者在声波传输路径内有固体物质下落，过快的响应速率容易得到错误的读数，这时，降低响应速率可以提高这种情况下的测量准确度。

建议：尽可能采用更慢的响应速率，来达到更合理的采样数据

（5）如果有必要，进行校正工作。ARU-SON（探索者）和ARUFY（飞鹰）系列超声波物位计的校正分为量程校正、声速校正、电流输出校正、参考电平校正几类。正常状态下，不需要对物位计进行校正。

量程校正：当物位计的测量距离和实际距离有一个固定的偏差时，可通过量程校正弥补。方法是：固定探头后，上电等待测量值稳定后，进入量程校正菜单，把实际准确的测量值输入，系统自动计算出两者之间的差值S量程修正偏差，并在今后的测量中，把此差值做为固定偏差加入。简易的计算公式为：

声速校正：当被测介质不是空气的时候，在其中传播的超声波声速可能和空气中的声速有差别，会导致比较大的测量误差，这时需要进行声速校正。具体方法是：固定探头，上电等待测量值稳定后，进入声速校正菜单，把实际准确的距离值输入并确认。系统自动计算出在此类介质下的声速V校正值，并在今后的测量中，使用此声速进行测量。简易的计算公式为：

电流输出校正：当设备元器件因种种原因发生参数漂移时，可能导致zui终输出电流不准确，此时可以对输出电流进行零度满度校正。方法是：在电流输出端子上接入电流表，*入4mA电流校正，此时仪表应输出一个4mA电流，如果实际测量值不是4mA，上下调整直到输出4mA为止。同理，进入20mA电流校正，对满度输出电流进行校正。

参考电平：在生产的时候，因为系统电压是不稳定的，所以需要进行的校准。校准方法是在系统输入某个参考点的电压，把参考点的电压输入系统，选择确认就可以进行校正了。

七、疑难解释

1、探头

探头即*。它通过线缆连接在设备上，负责将电信号转换为声学能量发送出去，并且在回波反射到探头上时，将声信号转换为电信号。

分体超声波物位计的探头内置有温度传感器，可以同时将探头位置的环境温度信号传回物位计。

探头的型号不同、量程、抗腐蚀能力、工作温度都有不同，需要根据实际情况，选用合适的探头使用。

2、温度补偿

因为温度对声速的影响非常大，为了准确测量物位，需要得到当前环境的温度，以便设备进行温度补偿。因为探头是塑料壳体，在温度变化较快的环境，温度的反映速度没有办法和环境温度变化速度一样，会有一个延迟。在这种环境下，测量精度肯定会降低，为了较高的测量精度，可以用外置温度传感器的方式来做。在一些有温度梯度的场合，测量精度也影响很大。但可以通过声速校准菜单来减小误差。

3、声速标定

声速和温度以及介质是相关的，本设备缺省设定的声速是空气在1个大气压下的声速，在实际使用环境下，可能会出现压力、温度、气体成分的不同，这样介质中声速和空气的声速有可能是不同的，为了减少这种误差，可以使用声速标定。

具体做法是：实际量出探头到一个平面的距离，然后将选择设置项为声速标定，设备会在这个设置项下面按空气声速测出一个值，如果和实际值有差别，手动输入实际值，ARU-SON（探索者）和ARUFY（飞鹰）系列超声波物位计可以通过比较测量值和输入值间的差值，来修正音速。

4、设置告警

告警主要由继电器对外部设备进行控制，可编程并进行全量程报警控制设置。其设置低位报警、高位报警、报警回差值即可。并通过液晶屏显示如图“ ”表示报警1未报警；如图“ ”表示报警3已报警；如图“ ”表示报警器关闭。

报警模式：选择高位报警、低位报警或者关闭。

报警值：高位报警:液位高于报警值时报警

低位报警:液位低于报警值时报警

回差值: 回差值是为了防止测量误差引起在报警点附近报警开关反复跳动。

   高位报警状态:液位低于（报警值-回差值）时解除报警

   低位报警状态:液位高于（报警值+回差值）时解除报警

5、盲区

由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，使得距离换能器较近的小段区域内的反射波与发射波重叠，无法识别，不能测量其距离值。这个区域称为测量盲区。因此在安装超声物位计的时候，尽可能在物理上保证液位不进入盲区。在探头设置的菜单里面，有盲区设置，但盲区值可以设大不能设小。

6、通讯

485通讯，Modbus协议。

7、回波丢失

当ARU-SON（探索者）和ARUFY（飞鹰）系列超声波物位计认为计算得到的测量值不可靠时或者没有测到任何回波时，就会显示出回波丢失状态，例如：外界电磁噪声过大，接地不好，或者探头未对准被测面，液位进入盲区，液位距离超过量程测量范围，都会出现回波丢失的状态。解决以上问题请参见故障处理。如果这种状况持续的时间超过安全定时的预先设定时，面板上显示“ ”图形，并且在设定的响应时间内，显示读数和mA输出值都会强制按安全物位的设置显示。

在得到可信的回波以后，系统会自动退出回波丢失状态，读数、mA输出值也都会立即恢复正常值。

8、mA输出

ARU-SON（探索者）和ARUFY（飞鹰）系列超声波物位计可以提供4～20mA电流的信号输出。mA值按以下设置输出相应值。运行时，4mA，20mA分别对应0和100％，也相对于量程低点和量程高点。

八、错误现象及处理