液位的超音波測量指南
使用 EPOCH 650 儀器來進行非接觸式測量
這份說明將介紹如何透過非接觸式的超音波技術來測量容器或管線中的液位，並說明如何用「非破壞檢測法」來判斷密封容器中是否有液體。
為什麼使用超音波來測量液位？
傳統的方式可能是用量杯或浮標來觀察液位，但這些方法不適用於封閉容器，或容器內液體不能與空氣接觸的情況。這時候，超音波測量是一個快速、安全又自動化的好選擇，特別適合大量容器或線上檢測。
適用情境包括：
- 測量有腐蝕性或化學反應性的液體，如化學製程用藥劑（不能打開容器，或不能在液體中放置設備）。
- 判斷管線中是否有積液，尤其在維修時確認。
- 汽車零件裝配線，如油箱、引擎等部件的液位檢查，搭配機械手臂與厚度儀器進行全自動測量。
- 在石油系統中測量浮在水層上的油層。
這些應用大致分為兩種：
- 直接測量液位高度或深度
- 判斷某個位置是否有液體存在
如何直接測量液位？
這類測量通常使用超音波測厚儀或探傷儀，頻率常見為 1 MHz 或 2.25 MHz。
推薦儀器：
EPOCH 650 與 EPOCH 6LT 探傷儀：可量測超過 1.25 公尺的液位距離。
基本原理：
- 在容器底部塗上耦合劑，貼上探頭。
- 探頭發出超音波脈衝，穿過容器底部傳到液體中。
- 當聲波遇到液面時會反射回來。
- 儀器根據回波的時間來計算液面高度。
- 計算公式：
h = v × t / 2
其中：
h 是液位高度
v 是液體中的聲速
t 是聲波的往返時間
測量前需注意的因素
- 容器材質與厚度：厚鋼容器的反響（振鈴）會影響測量。塑膠容器通常效果較好。
- 表面狀況：鏽蝕或粗糙表面會影響聲波傳遞。
- 容器形狀：太彎的表面會讓探頭難以貼合。
- 內部障礙物：如水管或擋板會阻擋聲波。
- 液體特性：高黏度或含有固體雜質的液體會吸收聲波，降低測量距離。
- 溫度變化：聲速會因溫度改變，需校正儀器。
- 氣泡：會導致聲波散射，產生錯誤結果。
- 液面波動：需保持平靜，才能收到清晰回波。
- 液體均勻性：需成分一致，溫度均衡。
- 探頭貼合度：貼合不良會使聲波無法進入液體。