电磁流量计

超声波液位计的市场综述？

液位测量已经广泛应用于石油、化 工、气象等部门。

实现无接触测量和智能 化测量是液位计目前的发展方向。随着计 算机、微电子、传感器等高新技术的研究 和发展，近年来液位仪表的研制得到了长 足的进步，迅速更新换代，以适应越来越 高的应用要求。 超声波液位计是非接触测量中发展最 快的一种仪表。它基于超声波遇到被测物 体表面产生反射的原理，以及所测距离与 时间成函数关系的原理而工作的。超声波 液位计具有测量范围宽、测量不受介质密 度和介电常数的影响等优点。超声波液位 计适用于气体、液体或固体等多种测量介 质，因此它的适用范围非常广泛，包括水 渠、油罐、气罐等不同场合，还可以应用 于粘稠、腐蚀性以及有毒液体等的液位测 量中【ｌ】。

例如我国从九十年代初开始，将 超声波液位计技术应用到河流、湖泊、水、渠 等水体的水位测量中，以及油、浆等液体 的液位测量中。超声液位测量技术在越来 越多的领域发挥了重要作用。２ 化接口，方便地提供遥测和遥控所需的信 号，特别是采用各种现场总线接口，能很 容易地与整个自动化管理系统连接。如西 门子７ＭＬ５２２ｌ液位计带有标准ＨＡＲＤ通 讯协议，可选ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＰＡ通讯协议，具 和线圈来解决这一问题；高智能的回波处 理软件包保证了测量的可靠性。这套软件 包先将容器内的回波加以数字化，然后， 采用ＴＶＧ（时间可变增益）法、ＴＶ Ｇ斜坡 法、ＴＶＧ面积法识别流体表面反射的回 波，对各种虚假回波和电噪声予以剔除。

 上述技术都是世界先进水平的代表。 ３国内超声波液位计的现状 在国际上，把超声波技术用于液位测 量己有较长时间，我国从２０世纪９０年代开 始发展，将超声测距技术应用到河流、湖 泊、水、渠等水体的水位测量中，以及油、 浆等液体的液位测量中。目前国内高精度 有本安红外手持编程器，以及ＳＩＭＡＴＩＣ ＤＭ或ＨＡＲＴ手操器，可以对两个参数进 行设置，在危险区域不必开盖即可安全操 作。这样用户可从许多地方呼叫超声液位 计，获取定时液位和容积信息，实现较为理 想的在线控制。特别指出Ｅ＋Ｈ公司研制生 产系列超声液位测量仪最具代表性。新型 气密结构、耐腐蚀的Ｐｒｏｓｏｎｉｃ ＦＭＵ８６０／ ８６ｌ／８６２超声液位计相对精度可达０．２％， 输出信号符合ＨＡＲＴ协议或Ｐｒｏｆｉｂｕｓ总线 标准或ＦＦ总线标准，是一种适用于各种过 程控制系统的智能型一体化非接触式连续 物位测量仪，代表了液位测量仪表的发展 方向。 国外的智能化的超声波液位计能够对 接收信号做精确的处理和分析：可以将各 种干扰信号过滤出来，识别出多重回波， 分析信号强度和环境温度等有关信息。这 样即使在有外界干扰的情况下，也能够进 行精确的测量。

下面对一种国外高性能超声波液位计做详细介绍。

 西门子Ｍｉｌｌｔｒ ｏ 超声液位测量仪表韵发展主要采用引进加吸收等手段，还有许多合资企业代理国外 相应产品。国内自主研发超声波液位计的 公司极少，不足十家，而且枉测量范围，死区范围和精度都低于国外超声仪表的平均 水平。有的厂家只有生产设备，没有标定 装置。由此可见，我国在该领域的发展相 对国外还有较大差距，在产品性能指标、 仪表可靠性、企业技术力量等方面都落后 于西方发达国家。 就精度一项指标而言，目前国内超声 波液位测量精度目前一般只达到３ｍｍ或 ０．５％，盲区最小为３０ｃｍ。影响精度的因 国外超声波液位计发展状态 目前，国外的超声波检测技术比较成 熟。液位测量具有技术先进、测量精度高、 测量范围广、长期运行稳定性好等特点， 备受众多客户青睐。例如，Ｅ＋Ｈ公司研制 生产系列Ｐｒｏｓｏｎｉｃ ＦＭＵ ９０／９５超声波变 ｎｉ ｃ ｓ推出一体化 ＬＵ）超声波液 素除了超声波传感器本身的制作工艺外， 还与发射和接收电路的性能以及误差的修 正方法有关【“。随着人们对引起测量误差 因素的认识以及解决方法的提出、，测量精 度在逐步提高。近年来国内相关单位也加 大了对这一领域的研究力度。

在北京、上 海、无锡、杭州等城市，均有一些公司小批 量生产超声波液位计仪表，并不断开发新产品。 天津中环天仪集团正在推出的超声波液位 计具有０．２％ＦＳ的精度，１ｍｍ分辨力，是 新品的代表之一。深信不久的将来，我国 产品一定会有更加长足的进步。４ ７ＭＬ５２２１（ＳＩＴＲＡＮＳ Ｐｒｏｂｅ 位计，量程为１２ｍ，盲区距离为０．２５ｍ，精 确度可达测量范围的０．１ ５％，重复性小于 ３ｒａｍ。西门子Ｍｉｌｌｔｒｏｎｉｃｓ拥有超声智能信 号处理的专利技术和极高的信噪比指标， 有消除固定障碍物干扰的自动虚假回波抑 制功能，有效的避免了固定的障碍物对测 量的影响。 以Ｍｉｌｌｔｒｏｎｉｃｓ公司的ＤＰＬ型和ＸＰＬ 型为例。其中ＤＰＬ型有多频率能力，一台 液位计可以测量一个或两个任意形状容器 内的流体液面。ＸＰＬ型可测量１～１０个仓 罐；对超声换能器采用了有利于提高其灵 敏度的动态阻抗匹配技术，以铁淦氧磁环 送器，是与Ｐｒｏｓｏｎｉｃ ＦＤＵ ９１／９１Ｆ／９２／９３／ ９５／９６系列传感器配套使用的。 ＦＭＵ９０ 配备了１个或２个超声波探头，ＦＭＵ ９５配 备了５个或者１０个超声波探头，其最大量 程范围７０ｍ。德国ＶＥＧＡＳＯＮ公司的５０系 列超声波液位计最大量程为１ ５ｍ，其精度 高达量程的０．２％，是目前国外超声波液位 计中精度较高的。同时支持４～２０ｍＡ两线 制或四线制供电。其中两线制供电时支持 ＤＣＳ或ＰＬＣ系统，最多可以同时链接１５台 液位计。 国外的许多超声波液位计都采用数字 国外超声波液位计发展特点 ４．１高新技术领域均与国际市场接轨。德国Ｅ＋Ｈ公司，其总部设在毛尔堡， 万 　 方数据 数字技术与应用 ５ ５ 璧霍羹塑墼錾囡。Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｍｏｔｅ Ｔｒ＆ｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｃａｍｅｒａ Ｌｉｎｋ Ｂ＆ｓｅｄｏｎ 曹鹏飞 （天津光电通信公司 ．学术论坛． 基于ＦＰＧＡ实现ＣａｍｅｒａＬｉｎｋ接口的光纤远距离传输ＦＰａＡ 邓林玲天津 ３００２１１） 〔摘要】目前，各种图像处理设备广泛应用于交通、医疗、气象等领域。其选择的传输方式和传输精度对系统性能影响极大。 ＣａｍｅｒａＬｉｎｋ接口在图像采集方面发挥了重要作用，虽然能满足一定的传输距离，但是不能满足更远传输距离的要求。本文重点介 绍了一种基于Ｘｉｌｉｎｘ公司的Ｓｐａｒｔａｎ系列ＦＰＧＡ芯片进行设计的高速数据传输设计方案，可以将信号经过处理通过光纤传输，极大延 长了信号的传输距离。 【关键词〕ＣａｍｅｒａＬｉｎｋ 【中图分类号〕ＴＰ３３ＦＰＧＡ ＴＬＫｌ ５０１ 〔文献标识码】Ａ

〔文章编号】１００７－９４１６（２００９）０８－００５６－０３ １ ＣａｍｅｒａＬｉｎｋ简介 这是一种低摆幅的差分信号技术，它使得 信号能在差分ＰＣＢ线对或平衡电缆上以 ４００Ｍｂｐｓ的速率传输，速度快而且抗噪较 好。相机和图像采集卡之间使用专门的连 接线，距离最远可达１０米，一般提供的是 标准的３米ＭＤＲ２６－ｐｉｎ接线。 ＣａｍｅｒａＬｉｎｋ最高传输速率可达２． ３８Ｇｂｉｔｓ／Ｓ，接口处理的为４类信号。包括 图像数据信号（２４位数据信号和４位使能 信号），相机控制信号（ＣＣｌ、ＣＣ２、ＣＣ３、。 ＣＣ４），异步串行通信信号和电源信号。 ＣａｍｅｒａＬｉｎｋ的核心组成包括一个并转 串驱动器和一个串转并接收器。驱动器将 ２８位ＣＭＯＳ／Ｔ Ｔ Ｌ信号以７：１方式并串 变换为４条ＬＶＤＳ数据信号。锁相环传输 时钟通过第５条ＬＶＤＳ链路与其他４路 ＬＶＤＳ数据信号并行传输。接收器接收４路 ＬＶＤＳ数据信号和?ｌ路ＬＶＤＳ时钟信号，将 ＣａｍｅｒａＬｉｎｋ是用于高速数字相机与图 像采集卡间的通信接口，是在美国Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ公司的ＣｈａｎｎｅｌＬｉｎｋ技术的基 础上发展而来的一种协议。在２０００年由ＮＩ 公司和其他几家做图像处理的公司联合发 布，旨在简化相机和采集卡之间的连接。相 机和图像采集卡之间的通讯采用了ＬＶＤＳ （Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）格式， 在德国、瑞士、法国、意大利、英国、美 国、日本和中国等国家设有现代化制造 厂，在世界上４０多个国家和地区设有分公 司， 并有一个全球的仪表销售网和服务 了原来的现场信号集中器。 测量方法的应用和推广， 为了适合ＨＴＧ 罗斯蒙特公司的 仪表可靠性差、企业技术力量及装备差等 问题。

近年来， 力， 由于业界同仁的不断努 压力变送器也是按ＥＮ—ＢＵＳ通讯协议生产 的，可以方便地组成ＤＣＳ测量系统。 ４．３高度产品质量意识．生产高度自 动化 产品从机加工到组装生产线， 序都根据检验标准自查， 每道工 某些高新技术产品也已经达到国际先 但在市场占有率上还远远不及国 进水平， 网。荷兰ＥＮＲＡＦ公司在７０多个国家有销 售工程师和技术分销商， 与世界上各大石 同时 外仪表的市场份额，为解决上述问题，提 出几点建议： 第一，加快结构调整， 统一标准，统 油公司和各炼厂都有着密切的联系， 还与罗斯蒙特公司有着密切的合作关系。 罗斯蒙特公司的所有变送器和ＥＮＲＡＦ的 仪表系统，都具有相同的通讯协议，使得 其产品在国际工程招标和国际市场销售上 屡屡中标，在市场上占有很大的优势。 合格后才转到下 一组织，联合设计，逐步理顺产品结构，使 产品占领国内市场。 第二，推广国产新品的应用， 技术含量产品， 开发高 一个工序。仪器仪表电路的设计向智能 化、小型化、通用化发展， 采用计算机辅 助设计对电路板的布线和表面安装进行优 化设计，Ｅ＋Ｈ公司新建投产的一条表面贴 焊自动生产线是世界上最快的， 他生产线的三倍。

速度是其 提高产品性能指标。注意 从技术上支持 发现新领域和开拓新市场， ４，２技术和生产与市场紧密联系。由于超声液位计测量对象的多样化， 如工业废水、漂白液、树脂及各种溶液等， 再加上环境的恶劣（高温、噪声、潮气等） ，迫使各个生产商将产品的技术性能提高 了许多。德国Ｅ＋Ｈ的ＦＭＵ ２３０／ＦＭＵ ２３１ 超声波液位计配有一体化的温度传感器， 可以对示值进行温度补偿。该液位计可以 对１１个点进行线性化修正，同时具有二次 回波检测、对干扰回波进行自动抑制、参 数锁定等功能。 荷兰ＥＮＲＡＦ公司的集散式测量系统 用在了各炼厂罐区，系统测量精度高，长 期运行稳定可靠，工作环境适应性强， 场一次仪表雷击防护能力强， 活， 现 新产品，提高具有相当技术水平的仪表的 市场占有率。 第三，提高加工工艺水平， 品的更新换代， 加速老产 ４．４产供销网络化，全方位技术服务。

由计算机支持的零件、部件以及成品 管理系统， 从产品的订购、安排生产、生 尽快实现专用软件包的开 实现 发，广泛应用微处理技术，从而 产过程，到产品出厂，基本上是计算机管 理。各公司在各地的产品定单， ３个月产品到货， 网， 一般要求 故障诊断和报警，提高仪表测量的精确度、 可靠性、安全性和多功能化，为高指标的 产品的批量生产创造条件。 利用总公司的供销信息 收集并分类各种产品的数量。生产调 〔参考文献〕〔１】谢建．超声液位测量仪的研究【Ｊ】．自 动化仪表，２００２（２）：１２－ｌ ５． 〔２】莫德举，刘Ｎ艳艳．超声波液位测 量方法的研究〔Ｊ】．仪器仪表与分析检测， ２００７（１０ｌ２１－２２．３１． 度利用网络发布产品生产详细清单。公司 在产品市场的驱动下， 具有良好的技术服 一般产品 务网，配以有实际经验的专家。 基本上拥有１０年前的备件，世界各地需要 备件可在１个月内到货。

 通讯协议灵 ５对我国超声波液位仪表发展的看法我国在超声波领域的发展相对国外还 有很大差距，普遍存在着产品性能指标低、 系统扩展性好。罐区储量可达到国际 认可的商业化交接。其ＥＮ—ＢＵＳ总线替代 ５ ６ 数字技术与应用