FMU90-N11CA111AA1A E+H超聲波物位變送器技術(shù)詳解
FMU90-N11CA111AA1A E+H超聲波物位變送器技術(shù)詳解
一、產(chǎn)品概述
FMU90-N11CA111AA1A是 Endress+Hauser (恩德斯豪斯) 公司生產(chǎn)的 Prosonic S 系列超聲波物位變送器，采用飛行時間測量原理 (TOF)，專為工業(yè)物位測量設(shè)計，可與FDU90/91/91F/92/93/95 系列超聲波傳感器配套使用，實現(xiàn)液體、漿料、粉料等介質(zhì)的非接觸式連續(xù)物位測量。
核心參數(shù)：
測量范圍：取決于傳感器型號，可達70 米(空氣介質(zhì))
測量精度：±2mm + 測量距離的 0.17%
重復(fù)性：±1mm
響應(yīng)時間：≤8 秒 (可調(diào))
工作溫度：-40℃~60℃(變送器)，-40℃~85℃(傳感器)
防護等級：IP66/IP67
輸出信號：2×4-20mA HART 或 Profibus DP (取決于型號)
電源：24V DC (二線制 / 四線制)
顯示：6 行純文本顯示，15 種語言可選，帶包絡(luò)線顯示功能
二、測量原理與功能特點
1. 測量原理
FMU90-N11CA111AA1A 通過超聲波換能器發(fā)射高頻聲波 (通常 40kHz)，聲波傳播至被測介質(zhì)表面后反射，變送器測量聲波往返時間，結(jié)合溫度補償計算出實際距離，進而轉(zhuǎn)換為物位值：
物位 = 空高 - (聲速 × 傳播時間 / 2)
2. 核心功能特點
功能 描述
自動回波分析 "回波學(xué)" 功能識別真實回波，排除干擾信號，確保測量準確性
溫度補償 內(nèi)置溫度傳感器或外接 Pt100 傳感器 (可選)，實時校正聲速
線性化 最多 32 點自定義線性化，將測量值轉(zhuǎn)換為長度、體積或流量
多級控制 最多 6 路繼電器輸出，用于報警、泵控制或流量脈沖輸出
診斷功能 現(xiàn)場包絡(luò)線顯示，快速識別測量干擾或故障
通信協(xié)議 支持 HART、Profibus DP 或 IO-Link，便于系統(tǒng)集成
菜單操作 直觀 6 行文本菜單，按鍵或 FieldCare 軟件操作
三、E+H超聲波物位變送器型號解析
FMU90-N11CA111AA1A型號各部分含義：
FMU90：Prosonic S 系列超聲波物位變送器基本型號
N：電源類型 (24V DC 二線制)
11：通信類型 (HART 協(xié)議)
C：外殼類型 (現(xiàn)場安裝型)
A：顯示類型 (帶就地顯示)
111：功能選項 (標準功能)
AA：認證類型 (標準認證)
1A：其他選項
四、安裝調(diào)試全流程
1. 安裝前準備
工具與材料清單：
扳手 (用于傳感器安裝)
萬用表 (測量電源和信號)
屏蔽電纜 (2×AWG 22-16，用于信號傳輸)
電纜固定夾和防水接頭
安裝支架 (根據(jù)現(xiàn)場情況選擇)
水平儀 (確保安裝水平)
環(huán)境檢查：
確認安裝位置溫度在 - 40℃~60℃范圍內(nèi)
避開強電磁場干擾源 (如電機、變頻器)
確保探頭與被測介質(zhì)間無障礙物
考慮介質(zhì)特性 (粉塵、蒸汽、腐蝕性等) 對測量的影響
2. 傳感器安裝步驟
安裝方式選擇：
安裝方式 適用場景 要點說明
頂部安裝 儲罐、反應(yīng)釜 探頭垂直向下，確保波束覆蓋整個液面
側(cè)面安裝 大直徑儲罐、料倉 探頭傾斜 15°~30°，避免底部反射干擾
管道安裝 明渠、堰槽流量測量 探頭對準流體表面，避免湍流區(qū)域
具體操作步驟：
確定安裝位置：
液體測量：距罐壁≥(1/4) 罐徑，避開攪拌器、進料口
固體測量：確保波束路徑無障礙物，距料面垂直距離≤量程
固定傳感器：
通過法蘭或螺紋連接固定
使用水平儀校準，確保探頭垂直 (頂部安裝時)
扭矩控制在規(guī)定范圍內(nèi)，避免損壞螺紋
線纜連接：
信號線與電源線分開布線，間距≥1 米，避免干擾
使用屏蔽電纜，屏蔽層單端可靠接地
線纜穿管保護，防水接頭密封良好
3. 變送器安裝與接線
變送器安裝：
可選擇現(xiàn)場壁掛或控制柜 DIN 導(dǎo)軌安裝
確保通風(fēng)良好，遠離熱源
便于操作顯示面板和接線
電氣連接 (關(guān)鍵步驟)：
連接類型 說明
電源連接 二線制：L + 接 24V DC 正，M 接 24V DC 負
四線制：V+、V - 接電源；I+、I - 接負載
傳感器連接 通過專用電纜連接變送器和傳感器，確保極性正確
輸出連接 4-20mA 輸出接控制系統(tǒng)輸入，確保負載≤500Ω
通信連接 HART 通信需并聯(lián) 250Ω 電阻；Profibus 需終端電阻
4. 參數(shù)設(shè)置與調(diào)試
操作界面說明：
三個按鍵：上 (▲)、下 (▼)、確認 / 菜單 (OK)
顯示區(qū)域：6 行文本顯示，可顯示測量值、菜單和診斷信息
基本參數(shù)設(shè)置流程：
開機與自檢：
接通電源，等待儀表自檢完成 (約 30 秒)
觀察顯示是否正常，無報警信息
菜單導(dǎo)航：
按 OK 鍵進入主菜單
使用▲/▼鍵選擇菜單項目，按 OK 鍵進入子菜單
按▲/▼鍵修改參數(shù)，按 OK 鍵保存并返回
基本參數(shù)配置：
plaintext
菜單路徑：設(shè)置→基本設(shè)置→
1. 測量單位(選擇m、cm、ft等)
2. 阻尼時間(建議3-5秒，減少波動)
3. 顯示語言(選擇中文或英文)
4. 位號標記(輸入儀表位號，便于識別)
菜單路徑：設(shè)置→測量設(shè)置→
1. 空高(E值)：輸入探頭到0%物位的距離
2. 滿量程(F值)：輸入探頭到100%物位的距離
3. 輸出范圍(4-20mA對應(yīng)0-100%物位)
高級功能設(shè)置 (可選)：
plaintext
菜單路徑：設(shè)置→功能設(shè)置→
1. 繼電器設(shè)置(最多6個)：
- 選擇功能(高報、低報、泵控制等)
- 設(shè)置閾值和回差(避免頻繁動作)
- 選擇輸出模式(常開/常閉)
2. 線性化設(shè)置(如需流量計算)：
- 選擇線性化類型(線性、開方等)
- 輸入線性化點(最多32點)
5. 功能測試與校準
基本測量功能測試：
在容器中注入已知高度的液體
觀察儀表顯示值與實際值的偏差 (應(yīng) <±2mm+0.17% 測量距離)
緩慢改變液位高度，驗證輸出信號 (4-20mA) 與液位變化是否線性
開關(guān)功能驗證：
將液位升至高于高報設(shè)定值，檢查對應(yīng)繼電器是否動作
將液位降至低于低報設(shè)定值，檢查對應(yīng)繼電器是否動作
記錄實際動作點與設(shè)定值的偏差 (應(yīng) <±1mm)
模擬量輸出校準：
使用標準電流表測量輸出電流
在 0% 液位時，輸出應(yīng)為 4mA (±0.08mA)
在 100% 液位時，輸出應(yīng)為 20mA (±0.08mA)
如有偏差，進入 "校準" 菜單進行調(diào)整
五、常見故障排除
故障現(xiàn)象 可能原因 解決方法
無顯示 電源故障、接線錯誤 檢查電源電壓、極性和保險絲
顯示不穩(wěn)定 干擾、阻尼太小 檢查屏蔽、增加阻尼時間 (≥3 秒)
測量偏差大 安裝位置不當、回波干擾 調(diào)整安裝位置，啟用回波抑制功能
繼電器誤動作 回差太小、干擾 增加回差 (≥2%)，調(diào)整測量參數(shù)
通信故障 接線錯誤、協(xié)議不匹配 檢查通信線路，確認協(xié)議設(shè)置正確
無回波信號 探頭方向錯誤、介質(zhì)吸收 調(diào)整探頭角度，檢查介質(zhì)特性
六、維護與保養(yǎng)建議
日常維護：
定期清潔探頭表面 (每月一次)，避免粉塵或冷凝物影響測量
檢查接線端子是否松動，確保防水密封良好
觀察顯示有無報警信息，及時處理
周期性校準：
建議每 6-12 個月進行一次校準驗證
重新確認空高和滿量程值
檢查輸出信號精度
長期停用：
斷開電源和信號線
保護探頭不受機械損傷
存放于干燥、溫度適宜的環(huán)境
七、總結(jié)與應(yīng)用建議
FMU90-N11CA111AA1A超聲波物位變送器憑借其高精度、非接觸測量、多功能輸出和強大診斷能力，廣泛應(yīng)用于化工、水處理、食品飲料、制藥等行業(yè)的物位監(jiān)控。
關(guān)鍵應(yīng)用場景：
儲罐液位連續(xù)測量與控制
明渠、堰槽流量測量
料倉料位監(jiān)控
危險或腐蝕性介質(zhì)測量 (無需接觸)
泵的自動啟停控制
選型與應(yīng)用建議：
根據(jù)測量范圍選擇合適的傳感器 (FDU 系列)
考慮介質(zhì)特性選擇適當?shù)奶筋^材質(zhì)和安裝方式
根據(jù)控制系統(tǒng)需求選擇通信協(xié)議
安裝時確保波束路徑無障礙物，避開干擾源
