الإنجليزية
الصينية
الإسبانية
الروسية
البرتغالية
الفرنسية
الألمانية
الإندونيسية
التايلاندية
الفيتنامية
الإيطالية
التركية
البولندية
اليابانية
ويحدد مستشعرات المستوى فوق الصوتي المسافة إلى سطح سائل أو مادي عن طريق قياس وقت السفر ذهابا وإيابا للنبض الصوتي. وهي تستخدم على نطاق واسع في قياس مستوى غير ملوث في صهاريج المياه، والأحواض المفتوحة، ونظم المياه المستعملة، وآبار الرطبة، وسفن مختارة في العمليات الجوية. غير أنه نظرا لأن موجات الموجات فوق الصوتية تتطلب وسيلة للوقود، ودرجة الحرارة، والبخار، والرغوة، والغبار، والظروف السطحية يمكن أن تؤثر تأثيرا كبيرا على أداء القياس.
1 كيف يعمل جهاز استشعار من الدرجة الأولى؟
عملية القياس
جهاز الاستشعار يرسل نبضات فوق الصوتية النبض يصل الى سطح المنتج
حساب المسافة
D = c × t/ 2, where D is the distance to the surface, c is the speed of sound, and t is the round-trip travel time.
ويحوّل جهاز الإرسال المسافة المقيسة إلى مستوى باستخدام المسافة الفارغة المكوّنة أو ارتفاع الدبابة. ونظراً إلى أن سرعة الصوت في تغيرات الهواء مع درجة الحرارة، فإن الأدوات الصناعية فوق الصوتية تشمل عادة التعويض عن درجة الحرارة التلقائية.
2. أهم مزايا أجهزة الاستشعار من المستوى الأعلى
القياس غير الصناعي
ولا يحتاج جهاز الاستشعار إلى أن يوضع في السائل، مما يقلل من التآكل المباشر، والتلوث، والتصعيد، والارتداء الميكانيكي.
تركيب بسيط
ويمكن استخدام الرطوبة أو النكهة أو المركب بين قوسين، لا سيما بالنسبة للأحواض المفتوحة والدبابات وآبار المياه المستعملة.
منخفض الصيانة
لا توجد عوامات أو قضبان مرشدة أو مكونات متحركة مُغَلّة وتشمل الصيانة الروتينية في المقام الأول التحقق من وجه جهاز الاستشعار وتركيبه.
التكلفة التنافسية
وبالنسبة لقياس مستوى المياه في الغلاف الجوي والعمليات العامة، يمكن أن توفر التكنولوجيا فوق الصوتية حلا فعالا من حيث التكلفة.
غير متأثرة مباشرة بالكثافة السائلة
يقيس الجهاز المسافة إلى السطح بدلاً من الضغط الهيدروستاتيكي.
نطاق التطبيق الواسع
مناسبة للمياه، ومياه النفايات، ومواد كيميائية مختارة، وبعض المواد الصلبة الحبيبية أو المزروعة.
3 الحدود الرئيسية للتدبير على المستوى الأعلى
آثار الحرارة
حرارة الهواء تغير سرعة الصوت ويقلل التعويض المؤقت من الأثر، غير أن التدرجات القوية لا تزال تُحدث خطأ إضافيا.
Foam
قد يمتص الرغاوي أو يرتطم الطاقة الصوتية ويضعف صدى السطح السائل الفعلي.
(بابور) و (فولاتلي غاسيس)
ويمكن أن تؤدي التغييرات في تركيب الغاز إلى تغيير ظروف النشر الصوتي ولا يمكن تصحيحها دائماً عن طريق التعويض العادي عن درجة الحرارة.
Dust
ويمكن أن يخفف الغبار الثقيل المحمول جواً صوته أو يقطعه، مما يجعل الرادار يستحق تقييم التطبيقات الصلبة الصعبة.
سلحفاة السطح
يمكن أن يُعاد توجيه الصدى بعيداً عن المجس
Vacuum
وتحتاج الموجات فوق الصوتية إلى واسطة غاز، لذا فإن أجهزة الاستشعار فوق الصوتية القياسية ليست مناسبة للسفن القريبة من الغلاف الجوي.
4 ما هو الغلق؟
وبعد نقل نبض فوق الصوتي، يواصل المترجم الهزاز لفترة قصيرة ولا يمكن أن يتلقى صدى عن قرب. The area near the sensor where measurement is not reliable is known as theقطع المسافة، أو المنطقة المميتة، أو المنطقة الفارغة القريبة من الميدان.
قاعدة الاختيار:وتتباين المسافة بين نماذج أجهزة الاستشعار اختلافاً كبيراً. ويجب أن يظل الحد الأقصى للمستوى السائل خارج المسافات المحددة مع هامش أمان مناسب. A larger maximum range does not automatically mean a better sensor for every application.
5 لماذا تُؤثر درجة الحرارة على قياس درجة الحرارة؟
وتحسب أدوات المستوى فوق الصوتي المسافة من سرعة الصوت ووقت السفر، في حين تتغير سرعة الصوت في الهواء مع درجة الحرارة. ولذلك تستخدم أجهزة الاستشعار الصناعية في العادة جهازا متكاملا لدرجات الحرارة لتعويض الحساب.
وفي صهاريج طويلة، أو أحواض خارجية، أو منشآت ذات تضخيم حراري قوي، قد يختلف متوسط درجة الحرارة على طول الطريق الصوتي الكامل عن درجة الحرارة التي تقاس قرب المتحول. ومن ثم يمكن أن يظل الخطأ الإضافي حتى عندما يكون التعويض عن درجة الحرارة ناشطا.
6. كيف يمكن لـ (فام) و(بابور) و(فولتيل) أن يُحدثوا قياسات؟
| الشرط | التأثير على قياس الأشعة فوق البنفسجية |
|---|---|
| الرغوة الرطبة | وقد يظل القياس ممكناً تبعاً لقوام الصدى الفعلي. |
| ثيك، رغوة طليقة | يمكن أن يمتص بقوة الطاقة الصوتية ويخفض صدى السطح السائل. |
| بخار ثقيل | قد تغير سرعة النشر وتخفف الإشارة |
| مذيبات فولاتلي | وقد تؤثر التغييرات في تركيب الغاز على سرعة الصوت واستقرار القياس. |
| الغبار الثقيل المحمول جوا | قد يسبب تصعيداً وتحطيماً صوتياً؛ وينبغي أيضا تقييم الرادار. |
7. هل يمكن لأجهزة قياس درجة الحرارة فوق الصوتية أن تكون صلبة؟
ويمكن استخدام أجهزة الاستشعار بالأشعة فوق البنفسجية لمواد منتقاة من الحبوب والفول السوداني البلاستيكي والفحم وبعض المنتجات المعدنية. ومع ذلك، كثيراً ما تشكل الصلبات سطحاً منحدراً، لذا قد لا تعود الإشارة الصوتية المنعكسة مباشرة إلى جهاز الاستشعار.
وبالنسبة للأسمنت، والرماد الذبابي، والمسحوق المعدني، والمواد الغبارية الأخرى، فإن الغبار المحمول جواً قد يزيد من تخفيف الإشارة. ولذلك ينبغي النظر في قياس مستوى الرادار بالنسبة لتطبيقات كبيرة أو صعبة من الصلبات.
8 Ultrasonic vs. قياس مستوى الرادار
| التطبيق | Ultrasonic | Radar |
|---|---|---|
| صهاريج المياه النظيفة في الغلاف الجوي | مناسبة | مناسبة |
| حوض المياه المستعملة | مناسبة؛ رغوة الشيك والغضب | مناسبة |
| أحواض المياه المفتوحة | الاستخدام المشترك | مناسبة |
| رغوة ثقيلة | تتطلب تقييما دقيقا | يعتمد أيضاً على خصائص الرغاوي |
| بخار ثقيل | عادة ما لا يفضل | أنسب بشكل عام |
| سفينة فاخرة | غير مناسب | النماذج المناسبة المتاحة |
| سيلو | الاستخدام بحذر | أنسب بشكل عام |
| درجة الحرارة العالية/الضغط | عادة ما لا يفضل | النماذج المتخصصة المتاحة |
9. التطبيقات النموذجية
دبابات المياه والأحواض
فالدبابات في الغلاف الجوي ذات الظروف البيئية المستقرة نسبياً هي تطبيقات غير معقولة.
الماء العادى والويلات الرطبة
لا يظل المستشعر مغمورًا في مياه الصرف الصحي، مما يقلل من التلوث المباشر والصيانة.
Hydrology
مناسبة لقنوات مختارة، وخزانات، وغير ذلك من تطبيقات رصد المياه المفتوحة.
مجموعة مختارة من السود
ويمكن استخدامه في بعض الجذور أو الصلبات الجامدة التي لا يزال فيها الغبار والمنحدر السطحي قابلين للإدارة.
10 المبادئ التوجيهية للتركيب
صوب على السطح
يجب محاذاة المستشعر بشكل عمودي على سطح السائل بشكل عملي.
تجنب التدفق
ارتفاع سرعة التدفق، الشلالات، وسقوط المواد يمكن أن يتداخل مع الصدى السطحي الفعلي.
تجنب الأوامر
قد يولد صدى كاذبة
حافظ على نظافة وجه الحساس
وقد يتداخل التكثيف، أو التراب، أو اللطخة، أو العنكبوت، مع البث والاستقبال.
11 هل يوجد مقياس حساس من الدرجة الأولى؟
فالأدوات الفوق الصوتية لا تتطلب عادة معايرة سائلة متكررة في الطريقة التي تستخدم بها أجهزة الاستشعار التحليلية مثل الهيدروجيني أو المسبارات الأوكسجينية المعزولة. غير أن التكوين الصحيح والتحقق الميداني لا يزالان مطلوبين بعد التركيب.
مسافة فارغة
النطاق الكامل
4-20 mA scaling
مسافة القفل
وقت الاستجابة
القمع False-echo
ولذلك فمن الأدق القول إن أجهزة الاستشعار فوق الصوتيةوعادة ما لا تتطلب إعادة تأهيل متكررة، ولكنها تحتاج إلى تجهيزات صحيحة والتحقق الميداني.
12 المعلومات المطلوبة قبل الاختيار
القياس
الاسم المتوسط
أقصى مسافة قياس
المستوى الأقصى
الاضطراب السطحي
شروط العملية
درجة الحرارة
الضغط
Foam
Vapor
Dust
التركيب
أبعاد الدبابات أو الأحواض
وظيفة مستمرة
الخيط/النكهة/الثكنة
صور الموقع
الكهرباء
إمدادات الطاقة
4-20 mA
RS485 Modbus
التأخير
الاحتياجات من الموظفين من الفئة الفنية/الفئة الفنية
' 3` FAQ
1 ما هي الميزة الرئيسية لجهاز استشعار فوق الصوت؟
والميزة الرئيسية هي القياس غير المتصل بالمعاملات. The sensor does not need to remain immersed in the process liquid, reducing corrosion, contamination, and buildup.
2. ما هو الخطأ الرئيسي؟
ويتوقف قياس الأشعة فوق البنفسجية على التكاثر الصوتي من خلال الحيز الغازي، لذا يمكن أن تؤثر درجة الحرارة، والبخار، والرغوة، والغبار، وتكوين الغاز على الأداء.
3 إلى أي مدى يمكن أن يكون جهاز الاستشعار فوق الصوتي؟
هذا يعتمد على المجس المحدد وتتاح المنتجات الصناعية في صفوف متعددة النطاقات، بينما تتأثر المسافة الفعلية التي يمكن استخدامها أيضا بالرغوة والبخار والغبار والاضطرابات والظروف المتصاعدة.
4 هل يمكن للمستشعرات فوق الصوتية قياس المياه المستعملة؟
نعم وتشكل أحواض المياه المستعملة والآبار الرطبة تطبيقات مشتركة، ولكن ينبغي تقييم الرغاوي الثقيلة أو الرغاوي أو الاضطراب الشديد قبل الاختيار النهائي.
5 هل يمكن لأجهزة الاستشعار فوق الصوتية قياس النفط؟
ويمكن قياس بعض الزيوت، ولكن البخار المتطاير في حيز الغاز قد يغير من انتشاره الصوتي وينبغي النظر فيه.
6. لماذا يلزم تعويض درجة الحرارة؟
لأن سرعة الصوت في الهواء تتغير مع درجة الحرارة وبدون التعويض المناسب، يمكن أن تصبح تغيرات درجة الحرارة أخطاء في المسافات.
7. هل يمكن استخدام أجهزة الاستشعار فوق الصوتية في سفن فراغ؟
فالأدوات الفوق الصوتية القياسية غير مناسبة بوجه عام لأن الصوت يتطلب وسيلة للوقود.
8 هل للمستشعرات فوق الصوتية منطقة ميتة؟
نعم وتتوقف المسافة الفعلية التي تقطع على تصميم أجهزة الاستشعار وقياسها. ويجب أن يظل المستوى الأقصى خارج المنطقة القريبة من الميدان المحددة.
9. هل الرغوة دائما تمنع القياس فوق الصوتي؟
لا ثين، رغوة رغوة رطبة قد لا تزال توفر صدى قابلاً للاستعمال، في حين أن الرغاوي السميكة أو العالقة أو المتغيرة باستمرار هي أكثر احتمالاً لتخفيف الإشارة الصوتية.
10 ما هي المعلومات التي تحتاجها (ميتريفون) للاختيار؟
يُرجى توفير المسافة المتوسطة، والحد الأقصى للمسافات، والحد الأقصى للمستوى، ودرجات الحرارة، والضغط، والرغاوي، والبخار، وظروف الطلاء، وطريقة التكتل، وإشارة الإنتاج، وصور الموقع.
خاتمة
والمزايا الرئيسية لأجهزة الاستشعار فوق الصوتية هيالقياس غير المتصل بالمعاملات، والتشييد البسيط، والتركيب السهل، والصيانة المنخفضة نسبيا، والتكلفة الإجمالية التنافسية. وهي مناسبة بصفة خاصة بالنسبة لصهاريج المياه، والأحواض، ونظم المياه المستعملة، وآبار الرطبة، والقنوات المفتوحة، والتطبيقات المختارة للعمليات الجوية.
وتتصل قيودها الرئيسية بـبيئة النشر الصوتي. ويمكن أن تؤثر مستويات الحرارة، والرغوة، والبخار، والغازات المتطايرة، والغبار، والفراغ، والاضطرابات السطحية الشديدة على استقرار القياس. ولذلك ينبغي أن ينظر الاختيار في أكثر من النطاق الأقصى وحده.
ويمكن للشبكة أن تقارن قياس المستوى فوق الصوتي والراداري وفقا لمستوى العمليات المتوسط، ودرجة القياس، ودرجة الحرارة، والضغط، وهيكل السفن، وظروف التركيب، والوصلة البينية المطلوبة للناتج.
