不論介質(zhì)和物體的特性和顏色如何，超聲波傳感器都能夠穩(wěn)定可靠地對其進(jìn)行探測。因此，超聲波傳感器常常用來監(jiān)測液體、顆?；蚋囿w的位置。然而，在眾多此類應(yīng)用中，介質(zhì)液體或其散發(fā)出來的氣體可能會(huì)對傳感器材料造成長期有害的影響，從而影響標(biāo)準(zhǔn)傳感器的功能。新型 UNAR 超聲波傳感器系列在設(shè)計(jì)過程中特別考慮到了以上應(yīng)用要求。

超聲波傳感器的工作原理
液位監(jiān)測超聲波傳感器是基于傳播時(shí)間測量原理。傳感器利用周圍空氣傳輸聲能，在正常情況下，聲音以大約 330 m/s 的速度傳播。采用精密電子計(jì)時(shí)器可以對發(fā)射與接收之間的時(shí)間差進(jìn)行測量，從而實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的距離測量，穩(wěn)定分辨率高達(dá) 0.1 mm，開關(guān)點(diǎn)準(zhǔn)確且可重復(fù)。

傳送器——超聲波傳感器的心臟
所謂傳送器是設(shè)計(jì)作為發(fā)射器和接受器來使用，并針對遠(yuǎn)超過人耳聽覺范圍的聲波頻率進(jìn)行優(yōu)化。在由振蕩器觸發(fā)后，傳送器振動(dòng)膜向周圍空氣發(fā)射短超聲波組（即所謂脈沖群），同時(shí)接收和傳播聲波。每個(gè)發(fā)射序列之后均跟隨一個(gè)接收期。在運(yùn)行過程中，傳送器和電子回路在發(fā)射和接收之間不斷切換。當(dāng)發(fā)射的超聲波組碰到液體等物體之后，聲音被反射，其中一部分能量返回到傳送器或傳感器。如果在用戶選定的時(shí)間窗內(nèi)，如果記錄到規(guī)定數(shù)目的連續(xù)信號(hào)，傳感器的輸出則發(fā)生響應(yīng)。如上所述，待測物體的表面特性或顏色對這種測量方法的影響甚微。只要聲能回波以足夠的幅值返回到接收器，即可測得反射物體的距離。因此，超聲波傳感器主要用來探測和掃描難以探測的物體。在工業(yè)領(lǐng)域，它主要用于測量散裝物料、液體、膏體及其他類似物質(zhì)。這些物體散發(fā)的蒸汽和氣體可能具有很強(qiáng)的腐蝕性，從而侵蝕和損壞傳感器前端，這是現(xiàn)有的大多數(shù)傳感器所面臨的一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。這種腐蝕性氣體可能會(huì)對傳感器造成永久性損壞，甚至完全報(bào)廢。那么應(yīng)該采用什么方法來保護(hù)傳感器，尤其是傳送器的有效表面不受此類外部環(huán)境的影響呢？

不銹鋼與保護(hù)性聚對二甲苯涂層的組合
1.4435 不銹鋼制外殼為傳感器提供了良好的保護(hù)。這種材料被廣泛用于食品及加工工業(yè)，能耐受各種腐蝕。然而，更大的挑戰(zhàn)是保護(hù)暴露在腐蝕性介質(zhì)以及多種腐蝕性物質(zhì)中的傳感器的傳送器。當(dāng)然，還不得損害傳感器振動(dòng)膜的特性及傳送器的發(fā)射和接收特性，并且還不得影響常見的小聲束角。UNAR18 傳感器所用超聲波傳送器的特性之一是聲束角極小，從而能夠在小直徑容器內(nèi)部或者通過狹小開口進(jìn)行探測，這是在加工及醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域常常需要滿足的要求（圖 1）。符合所有規(guī)范的最優(yōu)解決方案就是：聚對二甲苯縮合物涂層。聚對二甲苯同時(shí)擁有與待保護(hù)材料——陶瓷和 PUR——之間良好的粘附性，以及對現(xiàn)代工藝中所采用的大多數(shù)物質(zhì)具有出色的阻隔效應(yīng)，例如無機(jī)酸/堿、有機(jī)溶劑、水蒸氣等，即使涂層厚度只有數(shù)微米。

UNAR 正面
UNAR 和相同尺寸的標(biāo)準(zhǔn)超聲波傳感器之間的制造差別是顯而易見的。與其他解決方案不同，由于采用了聚對二甲苯涂層，從而避免了造成厚重的有效表面機(jī)械覆層。外殼的整個(gè)長度上都采用 M18 螺紋，從而使安裝變得更加簡單（圖 2）。

聲能轉(zhuǎn)向 90°
液位監(jiān)測超聲波傳感器通常采用立式安裝，其有效表面向下，因?yàn)橥ǔ纳戏街链O(jiān)測介質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。然而，如果由于空間狹小而不能采用立式安裝，UNAR 系列傳感器還提供了不銹鋼制成的螺紋安裝 90°反射板（圖 3）。開關(guān)及距離測量傳感器可以利用此附件工作。它對液位監(jiān)測傳感器測量精度的影響幾乎可以忽略不計(jì)。當(dāng)正確安裝之后，反射板甚至還為聚對二甲苯涂層傳送器提供了額外的機(jī)械保護(hù)。由于采用了反射板，即使安裝深度非常有限，仍然可以很方便地使用 UNAR。

通過按鈕或自學(xué)習(xí)輸入進(jìn)行編程
超聲波液位監(jiān)測傳感器不僅可以根據(jù)具體應(yīng)用采用最優(yōu)方式進(jìn)行機(jī)械集成，也可以采用電氣集成。
UNAR 系列的所有液位監(jiān)測傳感器都可以提供久經(jīng)考驗(yàn)的自學(xué)習(xí)功能。利用此功能，可以根據(jù)具體應(yīng)用對測量范圍進(jìn)行編程，最大終值為 1000 mm。用戶可隨時(shí)選擇模擬量輸出信號(hào)的有效方向，并隨距離上升或下降。用戶可利用按鈕直接在傳感器上編程，或者利用外部電氣自學(xué)習(xí)輸入進(jìn)行編程。編程完成數(shù)分鐘后，以電子方式鎖定訪問，從而顯著提高了操作穩(wěn)定性。

帶數(shù)顯的液位監(jiān)測傳感器
針對需要直接在測量現(xiàn)場指示液位的應(yīng)用（圖 2），堡盟提供了一種帶集成液晶顯示屏的解決方案。顯示屏顯示的測量數(shù)據(jù)也可以作為一個(gè) 4～20 mA 電流信號(hào)被訪問。
目前，由不銹鋼和聚對二甲苯提供腐蝕性介質(zhì)保護(hù)的液位監(jiān)測超聲波傳感器是工業(yè)加工領(lǐng)域中所有液位監(jiān)測解決方案中最可靠的解決方案。

耐腐蝕性介質(zhì)的超聲波傳感器
優(yōu)質(zhì) 1.4435 不銹鋼制外殼
適用于腐蝕性工業(yè)環(huán)境的液位監(jiān)測
耐受各種氣體的腐蝕
最惡劣條件下仍然耐用
分辨率高達(dá) 0.3 mm
測量距離為 600～1000 mm
通過按鈕或外部自學(xué)習(xí)輸入進(jìn)行編程
測量（0...10V / 4...20 mA）及開關(guān)傳感器類型
帶集成液晶顯示屏的版本


圖1：極其細(xì)長的聲波錐體縱面圖使傳感器能夠在狹窄的容器內(nèi)部或者通過狹小開口進(jìn)行測量。

圖2：前端采用聚對二甲苯基UNAR涂層，并進(jìn)行特殊密封處理，包括一個(gè)集成的數(shù)字顯示屏。

圖3：UNAR 18上安裝有不銹鋼制成的90°聲波反射板。