超聲波液位計有個功能是能夠看到現場反射回來的超聲波的波形，通過超聲波液位計回波的形狀可以大致判斷現場的故障原因。下面昌暉儀表給大家講解一下如何根據超聲波液位計回波圖形判斷超聲波液位計故障原因。
1、共振現象
超聲波液位計探頭跟金屬的支架或者法蘭連接的情況下，因為探頭是在不斷振動，這個振動可以傳播到金屬法蘭上，再由金屬法蘭反射回來，疊在在探頭上，從而形成一個較強的反射信號。會出現水池的水位只有3米，而超聲波液位計上顯示已經接近滿量程了。
圖1 共振形成的回波信號
在回波圖形中，越靠近左邊，就是越靠近探頭的回波，越靠近右邊就是離開探頭越遠的回波。左圖是現場拍攝回來的超聲波回波圖片，右圖是比較圖，在右圖中用方框框起來的部分是探頭跟金屬支架之間產生共振造成的。共振形成的波已經定格了，這樣后面的反射波雖然很清晰，但是因為強度和寬度都沒法跟共振形成的波比較，因此在超聲波液位計上常常出現水池滿了的情況。
圖2 解決了共振后的回波信號
在解決了共振問題后，緊靠著左邊的回波比圖1明顯窄了很多，這個時候真實的回波就能夠被超聲波液位計識別出來了。
2、液體進入了超聲波液位計的盲區
圖3 液體進入超聲波液位計盲區后出現的回波圖
超聲波液位計從探頭發射面出去的部分有一個盲區，這個盲區隨著有效測量距離的增大而增大。比如：5米量程的超聲波液位計在20℃時候有0.50米的盲區。
右圖中線圈方框框出來的就是因為盲區造成的高強度回波，線圈圓圈圈出來的是正常的回波信號，這個地方因為盲區造成的回波太強，所以后面的真實回波信號就被掩蓋住了，造成測量出來的水位數據可能是任何數值。有細心的朋友可能會發現，這個進入盲區的回波有點像文章里面第一個共振造成的回波圖形。
我們把探頭抬高安裝，使最高水位到探頭發射面之間的距離大于0.50米的盲區，然后我們發現在左邊緊靠探頭的回波變了。
圖4 超聲波液位計探頭抬高后的回波圖
3、電磁干擾
現場的電磁干擾最主要來自于變頻器、電動機、離心機等的干擾，這些干擾是很大一部分通過電網傳播，一個工廠的供電系統有一臺變頻器就會污染整個電網。我們先看看正常的回波圖：
圖5 正常的反射波信號
上面兩張圖是正常的超聲波液位就回波圖，最下面的基線，也就是從左到右這么一長條的橫條，有大約4mm高度的，都比較清晰，沒有毛刺，從左到右都是一樣高度。圖中打圈的就是反射的超聲波信號，非常明顯。
圖6 電磁干擾下的超聲波液位計回波圖形
上圖中，左圖是原圖，右圖用線圈出來的部分是很大的一片毛刺，是電磁干擾形成的，回波圖中的沒有明顯的反射波，整個基線上面有很多毛刺，這就是一種電磁干擾。圖中基線下面第一行3個數字，第二行前2個數字都是0，表示從探頭回來的波被覆蓋了。
圖7 變頻器干擾的超聲波液位計回波圖形
上圖中左圖是原圖，右邊是用線圈出來的。線圈里面是一個個間距差不多的，有規律分布的波峰，這個是比較有代表性的變頻器造成的電磁干擾。這里基線下面的兩行數字都有數值，但是這些數值都是電磁干擾形成，沒有任何意義。
圖8 變頻器干擾的回波圖形
上圖中左圖是原圖，右圖是用線圈出來的，右圖里面方框選定的是干擾的波形，橢圓形選定的是真實回波，干擾的波形比真實回波高很多，超聲波就沒法識別出來。
圖9 變頻器干擾的回波圖形
圖9比較有意思，橢圓形圈出來的是真實的反射波，方框圈出來的是變頻器的干擾波，雖然有變頻器的干擾，但是水面的反射信號強度明顯超過變頻器的干擾信號，結果是現場測試數據還是對的。
圖10 強烈干擾的超聲波液位計回波圖形
圖10左圖是強烈干擾下的回波圖形，圖片中從左到右都是高高的干擾波。在這樣情況下，接地不能解決所有問題。這個時候就需要判斷干擾是從電源部分來的，還是從空氣中過來的。如果是從空氣中來的電磁干擾，一般需要給儀表外面做個金屬的儀表箱，同時把儀表箱接地。如果是從電纜線上過來的電磁干擾，特別是用量最多的二線制超聲波液位計，可以中間加無源的信號隔離器，來解決這個干擾。
如果是四線制的儀表，那么在電源部分要加隔離電源，在4-20mA輸出部分加信號隔離器。
4、接管對測量的影響
超聲波液位計的探頭，如果縮在接管內，因為接管對信號有放大作用，會導致一些問題。一般接管高度和接管直徑是有個比例的，就是5:3。假設高度是200毫米，接管內徑要在120毫米以上。
圖11 超聲波液位計探頭縮在接管內的回波
上圖中，回波的底部基線變得很寬，這是因為接管把信號放大造成的。圓圈圈出來的是真實的回波，方框里面是特別粗大的基線。
圖12 超聲波液位計探頭拿出接管后的回波
把超聲波液位計從里面拿出來之后，基線明顯變小，回復正常。圓圈里面的反射波會比基線高好多。
昌暉儀表生產高性能超聲波液位計，到產品頁面結合產品深入了解超聲波液位計回波和回波學些功能，對提高大家通過超聲波液位計回波圖形判斷故障有幫助。
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