一、产品简介

超声波物位（料位，液位）计，是一种非接触式、高可靠性、高性价比、易安装维护的物位测量仪器。它不必接触介质就能满足大部分物位测量要求， ARU （艾润系列）是我们公司经过多年努力开发，拥有*自主产权的新一代超声波物位仪。

1.1 测量原理

发射超声换能器发射出的超声脉冲，通过传播媒质传播到被测物面，经反射后再通过传声媒质返回到接收换能器，测出超声脉冲从发射到接收在传声媒质中传播的时间。再根据传声媒质中的声速，就可以算得从换能器到物面的距离。从而确定物位。

因此我们可以计算出探头到反射面的距离D ＝ C*t/2（除2是因为声波路径要往返的原因，D是距离，C是声速，t是时间）。再通过减法运算就可得出物位值。

1.2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一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。盲区的大小与超声波物位计的型号有关。

1.3特点

l         *回波跟踪算法

采用*的回波数字滤波跟踪算法，能在嘈杂的电、声噪声中有效捕捉真实回波。

l         多种补偿模式

内置温度补偿，分体可用外接温度传感器的方式。有声速校正模式，可以更好的适应不同的工作现场，实现更的测量。

l         点阵式液晶，全中文菜单

全中文菜单，使调试和应用变得更为容易。点阵液晶，可以显示多种图形。产品调试的时候，可以更直观、明了。

l         灵活的测量模式

物位和距离两种测量模式，并可以灵活设置参考位置，让显示值更为直观。

l         可编程继电器输出

继电器可编程，每个继电器可以设置成高位、低位报警或者关闭，可以单独设置报警值、回差值。

二 调试

   由于仪表现场安装环境不同的。因此超声波物位计在工作之前必须知道所需测量的基本情况，比如：测量范围、零点和满程或测量条件等等。因此在测量之前必须对仪表进行设置。设置步骤如下：

2.1 进入菜单：仪表通电显示后，长按设置键（SET）两秒进入一级菜单。

2.2选择测量模式：测量模式分距离测量和物位测量。出厂默认为物位测量。（距离测量是指测量探头发射面到物体表面的距离。物位测量是指物体底部到物体表面的高度。）

2.3设置探头参数：

设置参考零点、量程高点、量程低点；

距离测量模式下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 ：液位在这个位置的时输出20mA

物位测量模式下参考零点：

探头到参考平面（参考平面一般为罐底或池底）的距离,当物位在参考平面位置时显示物位为零。

量程低点: 参考平面到该位置的距离值。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。液位在该位置时输出4mA电流。

量程高点: 参考平面到该位置的距离值。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。液位在该位置时输出20mA电流。

物位测量模式下测量示意图：

2.4 继电器：带继电器工作的进入报警设置选项,设置三个参数：

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

2.5 其他： 探头选择、参数校正、算法选择这三个项目请不要自行修改。

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、安装指南

5.1 选择量程：

 如果测量液体，可以按照标称量程选型。如果是测量固体（请事先咨询厂家技术人员），zui少需要将量程减半,如果是松软的物体（比如面粉,棉花,海绵）,将不能使用。如果测量液位有覆盖面大的气泡，也要减小量程,气泡厚度超过5cm,将不推荐使用。

空气中有粉尘或者蒸汽，请事先咨询厂家技术人员,要减量程使用。

5.2 选择探头材料，主要看环境是否有腐蚀性：

一般的弱酸弱碱环境可以用普通探头，腐蚀性强的，要用防腐的探头。强酸碱的场合，我们还要考虑是否会形成雾气，会形成雾气的场合，还要求减少量程使用。

 5.3 探头的安装位置，根据发射角和可能产生的虚假反射回波：

     超声波波束通过探头聚焦，脉冲波束的发射就好像手电筒的光束一样，不同类型不同量程的探头的发射角如下：

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

在发射角内的任何物体，如：管道、容器支架和其他装置，都会造成很强的虚假回波，特别是发射内距离探头zui近的几米处，比如：距离探头6米的虚假回波要比距离探头18米的强9倍。

请注意：尽量使探头的轴线垂直于介质表面，并且避免在波束角内有任何装置，比如：管道和支架等。

5.4 安装注意事项

u       探头的安装应垂直于被测面：

图 5.4.1 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 5.4.2 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 5.4.3 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 5.4.4 探头应防止进入盲区

5.5物位仪安装尺寸

⑴ ARU系列分体型超声波物位仪显示仪表外形图：

图 5.5.1 ARU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 5.5.2 分体物位计12m换能器的安装尺寸

⑵ ARU系列一体型超声波物位仪外形图：

◆     ARU-0外形图：

图 5.5.4 ARU系列ARU-0外形图

◆     ARU-12B外形图：

图 5.5.5 ARU系列ARU-12B外形图

◆     ARU-15C外形图：

图 5.5.6 ARU系列ARU-15C外形图

5.6 探头传感器安装

u       安装方式

图 5.6.1探头传感器安装示意图（1）

图 5.6.2探头传感器安装示意图（2）

图 5.6.3探头传感器安装示意图（3）

5.7 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 5.7.1分体式超声波导管安装示意图    图 5.7.2一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5.7所示：

表5.7 D与L的关系

5.8 电气接线图

⑴     ARU系列分体型超声波物位仪电气连接图：

图 5.8.1 ARU系列分体型超声波物位仪电气连接图

u       ARU系列分体型接线端子示意图

图 5.8.2 ARU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：RLlnA   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系列一体型超声波物位仪电气连接图：

 图 5.8.4 ARU系列一体型超声波物位仪电气连接图

◆ARU系列一体型接线端子示意图

24V供电接线端子示意图：

图 5.8.5一体型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 5.8.6一体型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

◆ ARU系列两线制接线端子示意图

24V供电接线端子示意图：

图 5.8.4 ARU系列两线制24VDC接线端子示意图

电源线：24V＋ 接24VDC ，GND接GND

5.9 接电注意事项

    在进行接线工作之前，必须首先断电。这是对仪表，更是对您人身安全的保证。

    如果仪表不是在安全低电压下工作，接线必须由专业的技术人员进行。并注意仪表的供电电压，直流供电的请注意正负极不能接反。

5.10 接线注意事项

    如果探头的电缆线不够长，需加长，一定要用带网状的2芯屏蔽线对接，单根电缆线的截面积要＞1平方毫米，并且线序千万不能接反，线的屏蔽层必须可靠接真正的大地。接线端子的4-20ma负极也要真正可靠的接大地。

六、设置

6.1 运行模式界面简介

ARU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

6.2菜单查询表见附表1

6.3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。

七、主要功能

7.1 测量模式灵活

  有两种测量模式：距离测量和物位测量。只要在菜单项“3 测量模式”中选择“物位测量”所计算的就是物位差值；现在“距离测量”所计算的就是距离差值。

7.2 4～20mA远传电流输出

4～20mA电阻负载能力为750Ω。本设备有两个电流输出通道，及mAOUT1、mAOUT2。

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：

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：

7.3 四个单刀双掷继电器

  4个AC 250V/ 8A或DC 30V/ 继电器，状态可编程。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

7.4 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

八、错误现象及处理

附录一 485通讯协议说明：

波特率：可以选择2400、4800、9600、19200（默认值为9600）

数据位8位：00 00 00 00 1F aa aa 31 2e 31 31 ff ff fe fe fe fe fe

说明：开头部分4个00；然后是地址位，可表示的范围是1~255；２个aa，再然后是米．小数后２位。如例子中带下划线部分，是1.11的ascii表示。结尾是２个ff，５个fe。若测量值超过16米，则米的位子显示46（ascii）。

数值对应表如下图所示：

附录二  简易操作说明：

1、按键功能    面板上有三个按键，通过这三个按键可对仪表进行调试。调试后液晶屏幕上显示测量值。

               ◇进入菜单项              ◇移动光标

◇确认菜单项              ◇ 选择菜单项

◇确认参数修改            ◇参数修改

2、仪表通电显示后，长按设置键（SET）两秒进入一级菜单。以下设置中各菜单项的位置可通过“附录三 菜单结构图”中快速寻找。

3、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。

4、设置参考零点，量程高点，量程低点，同时设定显示单位。

   将探头的高度值输入到“参考零点”，“参考零点”在菜单中的位置见附表三菜单结构图。（探头高度为探头发射面到罐底或池底的距离）

  ①距离测量模式下，参考零点设置没有意义，量程高点、量程低点的位置参见附图1.1。

②物位测量模式下，参考零点、量程高点、量程低点的位置参见附图1.2。

附图1.1 距离测量示意图                      附图1.2 物位测量示意图

5、继电器：带继电器工作的进入报警设置选项,设置三个参数：

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