PISONICS | 西安派声
PS7000 系列
超声波浆液密度计
非核源测量 · 面向含气泡浆液的在线密度监测
产品概述 Product Overview
PS7000 系列超声波浆液密度计是西安派声信息科技有限公司（PISONICS）自主研发的非核源浆液密度在线监测仪表。不采用 γ 射线源，因而不涉及辐射安全防护及相应的环保审批、备案与退役手续，专为有色金属、火力发电、煤炭洗选、化工冶金、钾肥盐化等行业的浆液密度在线控制而设计。
与传统单频反射式超声密度计相比，PS7000 最突出的能力是在含气泡浆液中保持稳定：从宽带发射、IQ 门限特征提取、双门比值抗漂移，到统计剔野与自适应滤波，全链路针对气泡干扰做了专门设计，并将含气程度量化为可读、可上传、可报警的诊断量。仪表同时提供 4~20 mA、RS485 Modbus-RTU、HART、4G 与蓝牙五路接口，并打通「仪表 — 上位机 — 云平台」三端，支持远程组态、引导式自动标定与在线固件升级（OTA）。
测量原理 How It Works
声阻抗法基于一个核心物理现象：超声波在介质中传播遇到固液界面时，回波强度由界面两侧的声阻抗差异决定，而声阻抗 Z = 介质密度 ρ × 声速 c，与浆液密度直接相关。
PS7000 采用单探头自发自收设计，持续发射线性调频（Chirp）超声脉冲并实时采集回波；Chirp 信号的宽频带特性可穿透气泡层、消除多重反射干扰，主机通过算法解析回波的声阻抗特征，准确还原浆液的真实密度。
→ 浆液密度越高，声阻抗越大，回波信号特征越显著——这使 PS7000 在高固含工况下反而具备更好的信噪比，与依赖穿透的透射式方案形成鲜明对比。探头为单点反射式短声程测量，与管壁材质、衬里厚度无关，亦无需涂敷声耦合剂。
核心技术优势 Core Advantages
关键技术 / 特性 | 客户价值 |
线性调频（Chirp）声阻抗算法 | 穿透气泡层、抑制多重反射，还原固液两相的真实密度 |
非核源、零辐射 | 不涉及 γ 射线辐射防护，亦无许可、备案、年检与退役等全流程管理成本 |
非侵入式探头 | 探头浸没于介质但不伸入流道，无可动部件，防腐、防堵、耐磨 |
特殊定制探头材质 | 光洁度高、耐磨、寿命长，不易结垢；可按介质腐蚀与磨蚀特性选配 |
法兰式测量管段 | 直管段安装，无满管要求，可对少量流体测量；可定制衬里适应强酸碱与高磨蚀工况 |
两种安装方式可选 | 管道式免动火、可预制预标定；焊接式无需断管改造，直接在现有管道开孔安装。两者主机箱均分体挂墙，避开管路振动与高温辐射，便于现场读数与维护 |
四层抗气泡设计 | 宽带发射 + IQ 门限 + 统计剔野 + 自适应滤波，针对含气泡浆液的读数虚高与跳变；另可选配双门比值抗漂移 |
含气与漂移可溯源 | 含气指数、气泡标志位、双门比值、回波能量等诊断量随主变量一并上传，现场异常有据可查 |
五路接口并行输出 | 2 路 4–20 mA + RS485 Modbus-RTU + HART + 4G + 蓝牙，DCS / PLC / 手操器 / 手机 / 云端可同时接入 |
NAMUR NE43 合规输出 | 故障时输出 3.5 mA 低报警（出厂默认），超量程走 3.8 / 20.5 mA 指示带——故障、超量程与正常测量在 DCS 侧可明确区分，避免出现「读数正常但实际已失效」的情形 |
标定算法本机与上位机一致 | 仪表本机菜单与上位机对同一批标定点算出完全一致的 a、b、r²，避免因所用工具不同而得到不同结果 |
在线标定、无需停机 | 取样称重法多点回归，r² 自动判定，不达标直接拒绝写入，避免把错误标定固化进仪表 |
远程 OTA 固件升级 | 双槽 + CRC-32 + 设备类型校验，升级中断自动保留原固件，标定数据全程不受影响 |
防爆 / CE 认证 | 可选 Ex d IIC T6 Gb；已通过欧盟 CE 认证 |
含气工况下的稳定测量 Stability in Aerated Slurry
气泡是浆液密度在线测量最常见的失效原因：气泡与液体的声阻抗差异极大，会在回波中引入强散射与多重反射，使传统单频反射式超声仪表读数虚高、跳变甚至失锁。PS7000 针对这一问题构建了从发射到输出的四层在线防护，另加一层可选的双门比值抗漂移。
在此之上，仪表并不把气泡当作「隐藏起来的噪声」，而是把它量化成可判读的过程量：0–100 含气指数与气泡标志位随主变量一并输出，可经 Modbus 上传至 DCS，也可作为云平台的告警条件。该指数取自测量过程自身的稳定性，而非信号的绝对强弱，可用于区分真实浓度上升与气泡导致的虚高。
提示：PS7000 的设计目标是在含气泡浆液中稳定测量，而非在任意含气量下都给出准确密度。对于持续大量夹气的测点（泵入口严重吸空、曝气管正上方），应结合含气指数判读，并优先将测点移至含气较少的立管或泵出口段。
典型应用 Typical Applications
行业 | 典型测点 |
有色矿山浆液 | 选矿给料 / 排料浓度、浮选浓度、浓密机底流与旋流器出口、磨矿循环密度、尾矿库充填站出口料浆浓度 |
电厂烟气治理 | 石灰石浆液制备、FGD 吸收塔石膏浆液排出、AFT 高浓度浆液处理塔、脱硫废水浓缩池底流 |
煤炭 / 选煤 | 重介质悬浮液密度（决定分选密度）、煤泥水浓度、浓缩机底流、水煤浆 |
钢铁脱硫 / 焦化 | 烧结 / 球团 / 焦化工序脱硫浆液密度、转炉 OG 除尘浆液浓度 |
湿法冶金 / 精炼 | 浸出液 PLS、萃余液、电积阴极液浓度，覆盖铜 / 钴 / 镍 / 锂精炼工序 |
化工 / 精细化工 | 盐湖卤水提钾、蒸发结晶含固两相流、酸碱液与吸收液、反应釜料浆浓度 |
疏浚 / 绞吸船 | 绞吸船 / 耙吸船 / 抽沙船排泥管线泥浆密度；配流量计可实时计算干产量（t/h）与防堵泵预警 |
盾构 / 泥水平衡 | 送泥与排泥管路密度对比测量，用于开挖面压力平衡监控与渣土分离效率评估 |
造纸 / 制浆 | 低浓 LC / 中浓 MC 纸浆浓度、碱回收黑液蒸发出口浓度、白液苛化出口碱浓度 |
水处理 / 污泥 | 浓缩池底流、消化池循环管、脱水机入料污泥密度；自来水厂矾花浓度与混凝剂投加优化 |
石油固井 | 固井作业水泥浆混浆密度在线测量，支撑混浆车闭环自动配比 |
未列入的工况 | 请提供介质组成、粒径分布、温度、管径与流速等工况参数，由厂家评估适用性与标定方案。 |
安装与接口 Installation & Interfaces
主机箱一律分体挂墙（或立柱）安装于便于观察与维护的位置。探头侧提供两种安装方式：管道式（探头预装于定制法兰测量管段内，两端法兰串接于工艺管路，可在厂内完成预标定、现场免动火）与焊接式（在现有管道上开 Ø60 孔并焊接底座，无需断管、无需加装管段）。两者对直管段、流速、探头浸没与安装方位的要求完全一致。
推荐垂直安装、流体自下而上，流速须高于该管径与固相密度对应的临界沉积流速；进口侧 ≥ 10D、出口侧 ≥ 5D 直管段（空间受限时最少前 5D、后 3D）。现场标定采用取样称重法，可在线进行、无需停机。
输出侧符合 NAMUR NE43：故障时输出 3.5 mA 低报警（出厂默认），超量程走 3.8 / 20.5 mA 指示带，故障、超量程与正常测量在 DCS 侧可明确区分。
技术参数一览 Technical Specifications
项目 | 规格参数 |
产品型号 | PS7000 系列（超声声阻抗） |
测量原理 | 超声波线性调频（Chirp）声阻抗法，单探头自发自收反射式 |
测量对象 | 固液两相浆液（矿浆、灰浆、煤浆、石灰石浆、盐溶液等），允许含气泡 |
测量范围 | 0 ~ 80 %（质量浓度），可按介质标定 |
测量精度 | ±1 %（质量浓度） |
主变量输出 | 密度（g/cm³ 或 kg/m³）、质量浓度、体积浓度、波美度、固含量（g/L） |
诊断量输出 | 含气指数（0–100）与气泡标志位、回波能量、信号质量、探头温度、故障状态字 |
供电电源 | AC220V（AC100–240V，50/60 Hz 宽压输入）/ DC24V，两种供电规格均为标配 |
产品功耗 | ≤ 1 W |
环境温度 | −30 ~ +60 ℃ |
介质温度 | 0 ~ 80 ℃ |
湿度范围 | ≤ 98 %RH（无凝露） |
适用管径 | DN50 ~ DN1000（更大口径可定制） |
安装方式 | 管道式（定制法兰测量管段串接于管路）或焊接式（现有管道开 Ø60 孔焊接底座）；两种方式主机箱均分体挂墙安装 |
探头电缆 | 标准 5 m（可按现场需要定制长度） |
探头形式 | 非侵入式——探头浸没于介质但不伸入流道；特殊定制耐磨材质，光洁度高 |
可选衬里 | PTFE / 橡胶 / 陶瓷（按工况定制） |
温度传感 | PT1000 探头温度（22 位 Σ-Δ 采集，支持断线/短路诊断）+ 板内数字温度传感器 |
模拟输出 | 4–20 mA × 2 路，符合 NAMUR NE43；每路可独立配置输出量、量程端点、修正系数与故障电流 |
数字通讯 | RS485 Modbus-RTU，从站地址 1–247，波特率 1200 / 2400 / 4800 / 9600 / 19200 / 38400 / 57600 / 115200 bps（出厂 57600），传输距离约 500 m |
HART 通讯 | HART 5 从站，Bell 202 FSK（1200 bps）叠加于 4–20 mA 回路 1 |
蓝牙通讯 | Bluetooth 5.4 BLE，手机 / 平板可完成实时读数与全部参数配置 |
远程传输 | 4G / DTU 接入派声云平台（选配） |
现场总线 | Profibus-DP（选配） |
显示与操作 | OLED 显示窗口，中 / 英双语菜单，红外遥控器操作；远端数码显示屏（选配） |
现场标定 | 多点线性回归 Y = aX + b，最多 20 点；≥ 3 点时按 r² ≥ 0.8 自动判定；在线可做，无需停机 |
出厂标定 | 40 组独立标定区，每组最多 16 个浓度点 × 15 个温度点，Flash 掉电保持 |
数据存储 | 本机历史记录 360 条（记录周期可设，默认 20 min ≈ 5 天）；接入云平台后遥测数据保留 90 天 |
固件升级 | 双槽 OTA：CRC-32 整包校验 + 设备类型身份校验，失败自动保留原固件；支持云端远程升级 |
防护等级 | IP65 |
防爆等级 | Ex d IIC T6 Gb（可选，订货时指定） |
认证 | 欧盟 CE（证书随货提供） |
主机箱尺寸（防护箱） | 400 (W) × 400 (H) × 180 (D) mm |
主机箱重量 | 约 15 kg |
※ 如需定制非标量程、特殊衬里、防爆型号或获取详细选型方案，欢迎联系西安派声技术工程师。完整技术参数以《PS7000 技术规格书》为准。
与其他密度计的对比
- Rhosonics SDM ECO —— 超声、非核
- Berthold LB 480 —— 放射性核子密度计
- Alia ADM —— 加速度计质量感测
- Red Meters —— 管道形变
- Ultimo —— 外夹式敲击法
- Arenal PCS —— 超声波谱法
