物位測量過程中，超聲波信號由超聲波探頭發(fā)出，經(jīng)液體或固體物料表面反射后折回，由同一個(gè)探頭接收，測量超聲波的整個(gè)運(yùn)行時(shí)間 ，從而實(shí)現(xiàn)物位的測量。聲波傳輸距離 與聲速 和聲傳輸時(shí)間 的關(guān)系可用公式表示:
超聲波物位計(jì)的算式L:超聲波探頭距所測料面距離。單位:m;
v:經(jīng)溫度補(bǔ)償后的聲速值。單位:m/s;
t:測量范圍內(nèi)聲波的運(yùn)行時(shí)間。單位:s
液位和料位測量是工業(yè)上經(jīng)常遇到的一個(gè)問題，超聲測位技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，它不僅能定點(diǎn)和連續(xù)測位，而且能方便的提供遙測或遙控所需的信號。與放射性測位技術(shù)相比，超聲技術(shù)不需要防護(hù)，與激光測距技術(shù)相比，它又有簡單和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)超聲技術(shù)一般不需要運(yùn)動(dòng)部件，所以在安裝和維護(hù)上又相應(yīng)比較方便。超聲波物位計(jì)可廣泛應(yīng)用于石油、礦業(yè)、發(fā)電廠、化工廠、水處理廠、污水處理站、農(nóng)業(yè)用水、環(huán)保監(jiān)測、食品(釀酒業(yè)，飲料業(yè)、添加劑、食用油、奶制品)、抗洪防汛、水文監(jiān)測、明渠、空間定位等許多行業(yè)。
1、量程。代表超聲波物位計(jì)所能測量的最大范圍，反映的是換能器的靈敏度。量程越大，靈敏度越高。超聲波物位計(jì)可以配置4、6、8、10、20、30m等不同量程的換能器。當(dāng)超聲波衰減快，界面反射差時(shí)，為避免超聲波探頭接收到的超聲波信號過弱，而無法與噪音信號區(qū)分，就需要增大換能器的發(fā)射功率。
2、盲區(qū)。也叫死區(qū)，就是超聲波物位計(jì)測量不到的一段距離。超聲波物位計(jì)在發(fā)射超聲波脈沖時(shí)，不能同時(shí)檢測反射回波。由于發(fā)射的超聲波脈沖具有一定的時(shí)間寬度，同時(shí)發(fā)射完超聲波后傳感器還有余振，期間不能檢測反射回波，因此從探頭表面向下開始的一小段距離無法正常檢測，這段距離稱為盲區(qū)。相同量程的產(chǎn)品，盲區(qū)越小，就說明這個(gè)換能器的設(shè)計(jì)越好。
3、溫度。正常范圍是-10~60攝氏度。雖然壓電陶瓷的極限工作溫度一般是150攝氏度，但超聲波物位計(jì)在制造過程中的大多數(shù)材料都不能在100攝氏度以上的溫度長期工作。
4、精度。主要受溫度變化影響較大，為保證測量精度，大多數(shù)超聲波物位計(jì)都帶有溫度補(bǔ)償功能。另外在氣體成分的變化也會(huì)對超聲波物位計(jì)的精度產(chǎn)生影響，比如一些揮發(fā)性的液體，揮發(fā)后導(dǎo)致空氣成分變化，導(dǎo)致氣體的聲速變化，引起測量誤差。在常溫常壓以及不受外部環(huán)境干擾情況下，大部分廠家可以將精度控制在0.5%以內(nèi)。
5、兩線制與三線制。兩線制超聲波物位計(jì)其供電(DC24v)與信號輸出(DC4-20mA)共用一個(gè)回路，也就是僅使用兩條線即可，不足之處是發(fā)射功率相對略微微弱一些。三線制超聲波物位計(jì)實(shí)際上為四線制，其供電(DC24v)與信號輸出(DC4-20mA)回路分離，各使用兩條線，當(dāng)它們負(fù)端共地相連時(shí)，通常使用三條線即可，其優(yōu)勢是發(fā)射功率較大
●量程:液面10m，固態(tài)料面 5m
●盲區(qū): 0.6m l 精度:量程的0.25%或1cm
●分辨率:量程的0.1%或4mm
●重復(fù)周期:200ms或可設(shè)定
●電源:220VAC 50Hz 30W
●超聲波換能器AR41:
(1)工作頻率 41KHz
(2)驅(qū)動(dòng)電壓 1800Vpp，1ms
(3)發(fā)散角度 14°
(4)工作溫度 -40℃~90℃
●輸出:
模擬量:
(1)4-20mA輸出(帶隔離)
(2)1--5V輸出(帶隔離)
開關(guān)量:
(1)兩路單刀雙擲繼電器(報(bào)警、泵控等)
(2)觸點(diǎn)容量 3A/250V(非感性負(fù)載)
●485/232通訊接口:主機(jī)、從機(jī)通過485/232通訊接口協(xié)同工作
●顯示方式:四位LED或LCD
●聲速補(bǔ)償方式:溫度補(bǔ)償
●儀表工作環(huán)境溫度:-20℃~50℃
●儀表殼體防護(hù)等級:IP65
1.與激光測距技術(shù)相比，有簡單和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn);
2.超聲技術(shù)一般不需要運(yùn)動(dòng)部件，所以在安裝和維護(hù)上又相應(yīng)比較方便;
3.超聲波物位計(jì)不僅能定點(diǎn)和連續(xù)測位，而且能方便的提供遙測或遙控所需的信號;
4.超聲波物位計(jì)與放射性測位技術(shù)相比，不需要防護(hù)。
技術(shù)特點(diǎn)
1.具有強(qiáng)勁發(fā)射力的換能器，表面可自清潔，利用更新的換能器結(jié)構(gòu)和制造工藝，顯著提高了換能器的工作性能。
2.微處理器程序控制、智能信號處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多種典型工況軟件處理模式，使物位計(jì)能適應(yīng)固體、液體、粉塵等復(fù)雜工況。
3.紅外線遙控編程調(diào)節(jié)，操作簡單可靠，并帶有液晶現(xiàn)場顯示。
4.非接觸式連續(xù)測量，減少維護(hù);
5.可用于測量物位、空間、距離，也可對標(biāo)準(zhǔn)或特別開關(guān)的液罐進(jìn)行自動(dòng)液位-體積轉(zhuǎn)換;
6.帶背光的液晶顯示器，可按標(biāo)準(zhǔn)工程單位進(jìn)行顯示。
1、當(dāng)超聲波傳播介質(zhì)密度發(fā)生變化，聲速也將發(fā)生變化，嚴(yán)重影響測量精度;
2、超聲波物位計(jì)對溫度壓力比較敏感，所以一般需要在常溫常壓下測量。
3、有些物質(zhì)對超聲波有強(qiáng)烈吸收作用，選用測量方法和測量儀器時(shí)要充分考慮液位測量的具體情況和條件。
最大量程可達(dá)40m 固體料位測量可達(dá)25m。
最小分辨率1mm。
LCD/LED大顯示屏。
智能信號處理技術(shù)。
全塑料防腐外殼:防護(hù)等級IP67。
換能器結(jié)構(gòu):小量程物位計(jì)法蘭安裝時(shí)，對法蘭接管長度無要求。
簡單的按鍵設(shè)定參數(shù):無需等待容器排空或加滿，無需附加的遙控器。
靈活的安裝方式 :螺紋(法蘭)、固定孔(支架)。
探頭可加長:適應(yīng)寒冷地區(qū)室外密閉容器安裝，防止結(jié)霜。
配有高低位雙繼電器:四線制提供此作用。
交流和直流供電形式可選:四線制和分體機(jī)主機(jī)提供此作用。
超聲波物位計(jì)主要的安裝方式有兩種，一個(gè)是頂部安裝，一個(gè)是底部安裝，超聲波物位計(jì)采用的也是液體導(dǎo)聲，超聲探頭安裝在料罐底部外，超聲波從底部傳入，經(jīng)被測液體傳播到液面，反射后傳回探頭。傳播時(shí)間與液位的高低成正比。
微波物位計(jì)以光速傳播，速度幾乎不受介質(zhì)特性的影響，傳播衰減也很小，約0.2dB/km.回波信號強(qiáng)弱很大程度上取決于被測液面上的反射情況。在被測液面上的反射率除了取決于被測物料的面積和形狀外，主要取決于物料的相對介電常數(shù)εr.相對介電常數(shù)高，反射率也高，得到的回波強(qiáng)度高;相對介電常數(shù)低，物料會(huì)吸收部分微波能量，回波強(qiáng)度較低。
在現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)用時(shí)，會(huì)有各種因素對其穩(wěn)定、可靠的測量產(chǎn)生影響，下面我們將結(jié)合實(shí)際，講述各種干擾對超聲波物位計(jì)選用、使用、安裝的影響。超聲波流量計(jì)
(1)介質(zhì)及環(huán)境溫度的影響
超聲波從物料表面反射時(shí)，其反射頻率會(huì)受到物料溫度的影響而發(fā)生變化，為了補(bǔ)償這一變化，超聲波探頭內(nèi)裝有溫度傳感器，當(dāng)探頭向處理器發(fā)送反射信號的同時(shí)，也把溫度信號送到微處理器，處理器將自動(dòng)補(bǔ)償由于溫度對料位測量的影響。
此外，為了保證探頭的可靠工作，要求環(huán)境溫度不超過60℃。
(2)攪拌器對物位計(jì)測量的影響
如果物料容器內(nèi)裝攪拌器，它同樣會(huì)反射超聲波信號，造成假反射回波，并被傳送到微處理器。微處理器將根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理處理真假面具回波，所以要求超聲波從物料表面反射的回波應(yīng)至少為從攪拌器臂反射的回波的3倍。適當(dāng)降低攪拌器的轉(zhuǎn)速，或?qū)⑻筋^偏離攪拌中心，都可以有效消除攪拌器產(chǎn)生的假面反射對料位測量的影響。
(3)超聲波物位計(jì)測量料位的極限值
1)高料位
當(dāng)一束超聲波脈沖向物料表面?zhèn)魉瓦^程中，若收到從物料表面來的反射波，將無法進(jìn)行測量，這段距離就是盲區(qū)。物料料位不得高于盲區(qū)。
2)低料位
最低料位也就是使超聲波能到達(dá)的距離傳感器的最遠(yuǎn)距離，并且使反射回波能被傳感器接收。由于超聲波在傳播過程中的衰減以及物料表面對聲波的吸收，這一傳播距離對物料性質(zhì)依賴性很強(qiáng)，對于DU33來說，可測液體范圍為25m，固體范圍為15m。
總之，只要儀表選型、安裝適當(dāng)，超聲波物位計(jì)的應(yīng)用效果還是比較滿意的。
5 結(jié)束語
超聲波類儀表(超聲波流量計(jì))是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在工業(yè)測量中的具體運(yùn)用，是高新電子技術(shù)和聲學(xué)原理相結(jié)合的產(chǎn)物。比起常規(guī)儀表，它們的智能化更高，應(yīng)用的技術(shù)更先進(jìn)，也給用戶帶來更大方便
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功能Functions |
一體式 Integrated Model |
分體式 Split model |
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量程Measuring range |
5米、10米、15米、20米、30米 5m、10m、15m、20m、30m |
5米、10米、15米、20米、30米 5m、10m、15m、20m、30m |
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精度 Accuracy |
0.5%~1.0% |
0.5%~1.0% |
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分辨率 Resolution |
3mm或0.1%風(fēng)大者) 3mm or 0.1% (choose the bigger) |
3mm或0.1%風(fēng)大者) 3mm or 0.1% (choose the bigger) |
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顯小 Display |
中文液晶顯示 LCD in Chinese |
中文液晶顯示 LCD in Chinese |
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模擬輸出 Analog output |
4線制4~20mA/510Q負(fù)載 4 wire system 4~20mA/510Q loading 2線制4~20mA/250Q負(fù)載 2 wire system 4~20mA/250Q loading |
4~20mA/5100 負(fù)載 4~20mA/510Q loading |
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繼電器輸出Relay output |
可選配2組AC 250V/8趣DC 30V/5A狀態(tài)可編程 2 sets of AC 250V/ 8A or DC 30V/ 5A are optional, state is programmable |
冋選配)單通道為2組，雙通道是4組AC 250V/ 8AhJc DC 30V/ 5A狀態(tài)可編程 2 sets of single channel are (optional), the double channel is 4 sets of AC 250V/ 8A or DC 30V/ 5A, state is programmable |
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供電 Power supply |
標(biāo)配24VDC Standard: 24VDC 可選220V AC + 15% 50Hz Optional: 220VAC + 15% 50Hz |
標(biāo)配220V AC+15% 50Hz Standard: 220V AC + 15% 50Hz 可選24VDC 120mA Optional: 24VDC 120m 定做 12VDC或電池供電 Customized 12VDC or battery powered |
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環(huán)境溫度Environmental temperature |
顯示儀表-20~ + 60°C Meter display -20 ~ +60°C 探頭-20~+80°C Probe -20~+80°C |
顯示儀表-20~ +60°C Meter display -20~ +60°C探頭-20~+80°C Probe-20~+80°C |
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通信 Communication |
可選485,232通信(廠家協(xié)議) Optional 485,232 communication (manufacturer agreement) |
可選485,232通信(廠家協(xié)議) Optional 485, 232 communication (manufacturer agreement) |
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防護(hù)等級 Protection class |
顯示儀表IP65 ,探頭IP68 Display meter IP65, Probe Ip68 |
顯示儀表IP65 ,探頭IP68 Display meter IP65, Probe Ip68 |
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探頭電纜 Probe cable |
無 No |
可達(dá)100米，標(biāo)配10米 100m reachable, standard 10m |
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探頭安裝 Probe installation |
根據(jù)量程和探頭的選型 Selection based on measuring range and probe |
根據(jù)量程和探頭的選型 Selection based on measuring range and probe |
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TKWL-1600 |
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01 |
結(jié)構(gòu)型式及材料Structure and material |
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FX |
新的分體式殼體AB成質(zhì) New split shell in ABS material |
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FL |
>_ 體;式增強(qiáng)型,鑄鋁材質(zhì) Strengthened split model in cast aluminum material |
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SK |
一體式普通型(最大量程10米，只有4~20m礴出,不帶繼電器,不帶485通信) Integrated ordinary type (max measuring range 10m, with output of 4-20ma only, without relay and without 485 communication) |
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量程 Measuring range |
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02 |
具體的量程，用兩位數(shù)表示，例如:05表示5米，30表示30米。 Specific measuring range, expressed with two digits, such as 05 represents 5 meters and 30 represents 30 meters |
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傳感器外殼Sensor shell |
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A |
ABS做轉(zhuǎn)感器外殼 Sensor shell in ABS material |
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F |
聚四氟乙烯做傳感器外殼Sensor shell in PTFE material |
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T |
特殊材質(zhì)做傳感器外殼Sensor shell in special material |
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傳感器的安裝尺寸 Installation dimensions of sensor |
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A |
Screw thread螺紋M48x2mm |
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B |
Screw thread螺紋M66x2mm |
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C |
Screw thread螺紋M78x2mm |
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D |
Screw thread螺紋M108x2mm |
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E |
Screw thread螺紋G1-1/2A Big diameter大徑:<P47.8m |
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F |
Screw thread螺紋G2A Big diameter^徑:059.6mm |
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G |
Screw thread螺紋 1-1/2"NPT Big diameter^徑:O48.1mm |
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H |
Screw thread螺紋2"NPT Big diamete伏徑:060.1mm |
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T |
特殊規(guī)格型 special specifications |
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安裝方式 installation b |
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N |
不是法蘭安裝installed not with flange |
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C |
DN50法蘭Flange |
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D |
DN65法蘭Flange |
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E |
DN80法蘭Flange |
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F |
DN100I去蘭Flange |
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G |
DN125法蘭Flange |
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H |
DN150 法蘭flange |
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1 |
DN200I去蘭flange |
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加長型探頭螺紋長度 Length of screw thread of lengthened probe |
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z |
空白表示是標(biāo)準(zhǔn)探頭,可以不寫Blank refers to standard probe, can not write |
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100 |
含螺紋長度是 100毫米 Indicate the length of probe with screw thread is 100mm |
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999 |
表示探頭含螺紋坂度是999毫米 Indicate the length of probe with screw th read is 999 mm |
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電源、防爆種類 Types of power and explosion proof |
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DCSP |
特殊供電12VDC、9VDC Special power supply 12VDC、9VDC |
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DC |
4線制直流供電非防爆24VDC Four-wire DC power supply without explosion resistance 24VDC |
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AC |
4線制交流供電非防爆220VAC Four-wire AC power supply without explosion resistance 220VAC |
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TC |
2線制直流供電非防爆24VDC Two-wire DC power supply without explosion resistance 24VDC |
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TCIA |
2線制直流供電本安防爆型2 1VDC Two-wire DC power supply intrinsically safe explosion resistance model 24VDC |
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TCDD |
2線制直流供電隔離防爆型24VDC Two-wire DC power supply isolating explosion resistance model 24VDC |
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DCIA |
4線制直流供電本l防爆型:4VDC Four-wire DC power supply intrinsically safe explosion resistance model 24VDC |
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DCDD |
4線制直流供電隔崩防爆型24VDC Four-wire DC power supply isolating explosion resistance model 24VDC |
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繼電器數(shù)量Quantity of relay |
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R0 |
沒有繼電器Without relay |
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R1 |
1個(gè)繼電器One relay |
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R2 |
2個(gè)繼電器Two relays |
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R3 |
3個(gè)繼電器Three relays |
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R4 |
4個(gè)繼電器Four relays |
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輸出信號Output signal |
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MA |
4~20ma |
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C2 |
232通訊 Communication |
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C4 |
485通訊 Communication |
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C2MA |
4~20ma + 232通訊 Communication |
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C4MA |
4~20ma+485jl]H Communication |
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HTMA |
4~20ma + HART通訊Communication |
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RJ |
RJ45網(wǎng)卡接口 network interface |
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TS |
特殊輸出信號 special output signal |
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變送器夕卜殼材質(zhì)Transmitter shell material |
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PL |
ABS塑料殼體ABS plastic shell |
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Al |
鑄鋁殼體 Cast aluminum shell |
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13 |
傳屈號電纜長度，00就是無配套電纜 Length of sensor cable, 00 indicates withou |
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01 |
傳感器電纜01米Sensor cable 01 meter |
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20 |
傳感器電纜20米Sensor cable 20 m |
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