一种气介式超声物位仪，本实用新型属于非接触式物位测量仪。

在电厂、石油化工、冶金、水文站、食品等许多部门，都需要对物位（包括液位和料位）进行测量和控制。气介式超声物位仪属于非接触式测量物位的仪器，具有不受被测体物理化学性质影响，安装维修方便等优点。目前由气介式超声传感器、发射电路和单片机系统构成的气介式超声物位仪一般都采用厚度振动传感器或者复合棒纵向振动传感器来发射和接收超声波。这两种传感器都存在着某些缺点，主要表现为：

厚度振动传感器的电声转换效率低，又不能承受很大的电功率，所以它的辐射声功率不高，采用这种传感器的物位仪其测量范围一般小于10米。

复合棒纵向振动传感器的电声转换效率也很低，虽然这种形式的传感器能承受很大的电功率，而且传感器的辐射声功率和其所受到的电功率成正比，但由于电声转换效率太低，大部分能量都变为热能白白浪费掉了，所以这种传感器的辐射声功率也不可能达到很高。采用这种传感器的物位仪其测量范围一般在10米左右。

上述两种传感器电声转换效率低的主要原因是因为它们的声阻抗和空气的声阻抗相差太大，两者之间失配严重。

在传感器技术中，为了有效地激励传感器振动，应该使发 射电压的频率和传感器的固有频率尽可能一致，同时，为了减少不必要的能量损耗，应使传感器具有纯电阻特性。由于压电晶片为容性元件，所以总是在发射电路的输出端和传感器之间串联或者并联一个电感线圈，利用电感线圈的感抗来抵消压电晶片的容抗，这个电感线圈称为补偿电感。通常的发射电路仅仅通过改变补偿电感的电感量来使发射电路与传感器达到匹配，这样很难同时达到发射电压与传感器的频率一致，而传感器又具有纯电阻特性。

由于上述原因，限制了气介式超声物位仪的测量范围，在很大程度上也就限制了气介式超声物位仪的应用范围，不能充分发挥这种测位仪非接触式测量的优点。

为了有效地激励传感器振动，提高传感器的电声转换效率，从而提高气介式超声物位仪的测量范围，特作出本实用新型。

本实用新型的主要特征在于其气介式超声传感器是将辐射园盘6旋入复合棒纵向振动传感器的前盖板7上并拧紧，辐射园盘6与前盖板7之间有一段空气谐振腔4，隔振橡皮3套在辐射园盘6和前盖板7上，喇叭5套入隔振橡皮3，通过电极1和2，该气介式超声传感器与具有变压器B的发射电路接通。

下面结合附图对本实用新型作具体说明：

图1：本实用新型的气介式超声传感器结构示意图；

图2：本实用新型的发射电路示意图。

本实用新型的气介式超声传感器是将辐射园盘6旋入复合棒纵向振动传感器的前盖板7上并拧紧，辐射园盘6与前盖板7之间有一段空气谐振腔4，隔振橡皮3套在辐射园盘6和前盖板7上，喇叭5套入隔振橡皮3，通过电极1和2，该气介式超声传感 器与具有变压器B的发射电路接通。

气介式超声传感器在复合棒纵向振动传感器的前盖板7上增加了一个辐射园盘6和喇叭5。当复合棒纵向振动传感器的两个电极1和2加上发射电压后，它将作为一个振动激励源，推动辐射园盘6作弯曲振动。在辐射园盘6和前盖板7之间有一段空气谐振腔4，是为了更有效地推动辐射园盘6作弯曲振动。因为园盘弯曲振动的声阻抗与空气的声阻抗比较接近，所以园盘弯曲振动的电声转换效率很高。因此，当复合棒纵向振动传感器的两个电极1和2加上很高的电压时，在前盖板7的输出面会产生很大的位移振幅，并推动辐射园盘6作强烈的弯曲振动，由于园盘弯曲振动的电声转换率很高，所以大部分电能都可以转换为声能辐射出去。因为园盘弯曲振动的指向性较差，所以在辐射园盘6的辐射端加装了一个喇叭5，它的作用是使辐射声波的能量集中，提高传感器的指向性。

具有变压器B的发射电路中，B的作用有2个：①B的初级线圈L1和电容C串联，构成可控硅的放电回路，放电电压的频率由电容C的容量和初级线圈L1的电感量的值确定，改变变压器的磁芯可以很方便的改变发射电压的频率。②B是一个升压变压器。初级线圈L1两端的电压经次级线圈升压后，再通过电感线圈L3加至传感器。这样，在同样的发射电压时，与没有变压器B的发射电路相比，可以降低电源电压EC以及对可控硅的耐压要求，或者说，在同样的电源电压EC时，与没有变压器B的发射电路相比，可以获得更高的发射电压，从而提高了发射电功率。发射电路中的电感线圈L3是补偿电感，改变L3的磁芯可以改变L3的电感量，使传感器的容抗得到最大补偿，采用分开 调节发射电压频率和补偿电感L3电感量的方法可以很容易使发射电路和传感器达到最佳匹配状态。

当触发脉冲到来之前，可控硅SCR不导通，高电压EC通过电阻R和变压器B的初级线圈L1给电容C充电。当触发脉冲到来时，可控硅SCR导通，这时电容C两端的电压将通过可控硅SCR、变压器B初级线圈L1回路放电，放电电流在L1两端产生的电压经变压器B的次级线圈L2升压后，通过电感线圈L3加到传感器的两个电极1和2，传感器在发射电压的激励下向空间辐射超声波。

本物位仪的最大特点就是设计了一种电声转换效率高并且辐射声功率也能达到很高的气介式超声传感器，同时还设计了配套的发射电路。采用这种传感器和发射电路来发射和接收超声波，可使气介式超声物位仪的测量范围大大增加。经实测，该物位仪的测量范围大于40米。