超声波液位测量（3中的第2部分）

作者 David W. Spitzer

许多超声波传感器内部集成了温度传感器以补偿在测量过程中蒸汽温度所造成的影响。需要认识到的是这种温度传感器检测的温度并不一定代表容器内真实的蒸汽温度，而某些超声波液位计则通过测量外部空间的蒸汽温度从而进行温度补偿。

注意到超声波能量传送到被测物体并反射回来，传感器与被测物体之间的能量衰减可导致超声波液位计无法正常工作。信号降低可能源于传感器这一端，也可能发生在超声波传送到物体表面或者反射回来的过程中，也可能源于物体表面这一端。

超声波传感器的设计至关重要。特别是超声波传感系统表面的污垢与其他覆盖物会造成超声波在发射与接收过程中的信号减弱。一旦信号减弱，整个测量系统就会工作不稳定甚至无法正常工作。在传感器使用过程中，由于杂质会随着时间的推移而进一步累积，因此需要对超声波传感器进行日常维护以维持传感器的正常操作。

传感器在设计前需要进行仔细分析。某些设计本身具有保持传感器清洁的功能，而其他一些设计本身易于杂质的附着和堆积。例如，下图右侧的传感器系统将超声波向上发射到一个反射器上，然后通过反射器将能量向下反射到被测材料表面。在这个设计中，杂质会堆积在传感器上并附着在反射器表面。这些现象均会导致超声波能量衰减并引起液位测量系统不能正常使用。

本图摘自非接触式液位计用户指南

模拟信号转换：理解DCS与PLC输入信号的转换精度

作者 David W. Spitzer

做某件事情与做好某件事情往往是两码事。考虑将一个流量计送出的模拟信号转换成数字信号以便对该信号进行显示与累加的问题。很多年前，人们还是采用圆形或条形的图表记录仪来记录模拟信号，有可能还会用一个集成的累加器。当然作为一种选择，也可以采用一个独立而非集成的流量累加器来完成对模拟信号的累加计算。

随着集散控制系统（DCS）和可编程控制器（PLC）的诞生，模拟信号可以连接到DCS或者PLC的输入端子然后转换成数字量以便进行显示与累加。我们回忆一下DCS与PLC技术的发展历程就可以知道，这两者各自分属于模拟量控制和离散控制，因此不难发现DCS与PLC的模拟量输入精度是不同的。

在最近的一个项目中，同一家生产厂商为同一个应用而生产的两块PLC模拟量输入模块的精度在满量程时分别为0.1%与0.35%。这两个模拟量输入模块在性能上存在很大差异。使用后者的性能指标，由于模拟量输入引起的误差比一个测量精度为0.5%的流量计仅工作在大约满量程的70%情况下所引入的误差要大。模拟量输入模块比一个工作在高速下的流量计引入的误差还要大，这似乎有悖常理，但仔细进行数学推算即可明白其中原因。

对比而言，一个DCS模拟量输入卡件可能具备0.03%的量程精度。假设该性能是PLC与DCS模拟量输入的典型性能指标，不难发现DCS（通常进行连续模拟量控制）比PLC（通常进行离散控制）具有更好的模拟量性能。反过来，假设在这些背景之下，PLC往往比DCS具有更好的数字量处理能力。

因此试问一下，你的模拟量输入要求什么样的精度呢？

本文出自流量控制杂志 (XVI, 11)

当泵工作在60%满速下对应的流速是多少？

作者 David W. Spitzer

离心泵满速工作时对应的水流量为100升/分钟，压力为100米水柱。当该泵工作在60%满速情况下对应的近似流量是多少？

A. 77升/分钟
B. 60升/分钟
C. 36升/分钟
D. 22升/分钟
E. 以上均不对

离心泵遵循的相似定律如下：

流量与离心泵转速成正比
压力与离心泵转速的平方成正比
制动马力（能量输入）与离心泵转速的立方成正比

注意到第一条相似定律说明流量与转速成正比，因此当离心泵工作在60%满速时对应的流量为60升/分钟似乎是合理的。因此，选项B貌似是正确答案。

但答案的获得没有这么快。离心泵工作在60%满速的情况下产生的水压大概是36米水柱。如果该泵用于为一个高于泵40米的容器抽水，此时对应的流速为0——而不是60升/分钟。在这个应用中，只有当泵提供的压力超过40米水柱时才有流量产生，此时泵大约工作在63%满速下。简而言之，由于在该问题的描述中没有足够的信息说明泵的工作过程与安装环境，因此也就无法确定该泵工作在60%满速下对应的流速，因此答案为E。

其他复杂因素

假定给出了其他的工况信息和安装信息，如果容器中本身存在压力，这个问题会变得更加复杂。这是因为容器的不同压力需要不同的泵压来克服，而不同的泵压对应于不同的离心泵转速。

本文出自流量控制杂志 (XVI, 11)