液位实时检测在石油化工、食品酿造及电力输送等有普遍的需求与运用,尤其是对密封容器的非介入液位检测过程实时监控及安全生产至关重要。本文在分析常见超声液位检测方法特点的基础上,对侧向贴壁式超声液位检测方法的适用性和本质进行分析,并以高压输电端绝缘瓷套为例,对单探头超声脉冲反射法侧壁液位检测中的关键技术进行研究。首先,对基于容器单界面反射回波的液位测量方法进行研究,该类方法的本质是根据容器内介质的特性阻抗值来间接判断液位。本文通过两种方案实现介质的阻抗测试,一是采用首次回波法,理论分析界面各次回波声压与界面两侧介质阻抗变化的关系,发现首次回波对介质阻抗变化最为敏感;二是采取多次回波衰减法,提取界面多次反射回波并进行线性拟合,根据拟合直线的斜率反算介质声阻抗。第二,一般单界面反射回波法更适合于大型容器液位检测,而像绝缘瓷套这类充油容器,一般直径只有几十公分,更适于用双界面回波法、通过后壁界面反射回波的有无来判断液位。该法对径厚比较大的容器,容易从回波信号的传播时间上分辨回波波列是来自前界面还是后界面,若既有前界面回波也有后界面回波,则可断定检测探头所在水平位置处容器内介质为液体;否则为气体。但当容器径厚比较小且达到一定临界值后,前后界面反射回波信号将发生交叉、混叠,难以对回波信号进行识别,无法判定是否存在来自后界面的回波,也就无法判定液面位置。为解决该问题,本文根据界面回波传播时间的相关性提出了一种信号处理方法,通过在时域上设置时间过滤窗口、分离界面回波信号,然后依据分离后的信号对容器相应检测点介质性质进行评判。第三,基于能量圈概念提出一种液位检测的新方法一回波包络面积法。通过计算回波信号包络区域面积,一般地,在同样检测条件下,固-气界面回波包络面积大于固-液界面,将固-气、固-液界面回波包络面积进行比对,获得面积突变点的位置,此即液面位置。最后,设计了一套充油瓷套液位无线检测装置,使超声液位检测更加便捷、智能。该方案是为了解决在役瓷套管经常出现的渗漏油安全隐患问题,因渗漏会导致油位变化,将渗漏监测转化为油位实时无线监测,可随时进行油位预报。