Mesure de niveau ultrasonique : installation et précautions

1. Comment choisir la plage de mesure d'un capteur de niveau ultrasonique ?

Lors de la sélection d'un capteur de niveau ultrasonique, il convient d'abord de déterminer la distance de mesure réelle.

Lorsqu'il s'agit de mesurer un liquide ordinaire et que l'environnement sur site est relativement stable, un modèle adapté peut être choisi en fonction de la plage de mesure nominale de l'instrument.

Cependant, lorsque l'objet mesuré ou l'environnement du site est relativement complexe, la sélection de la plage de mesure uniquement en fonction de la distance réelle peut s'avérer insuffisante.

1. Mesure des matériaux solides

Pour la mesure du niveau de matériaux solides, la surface du matériau n'est généralement pas aussi plane que celle d'un liquide et peut présenter des pentes, des angles de repos ou des surfaces irrégulières. En conséquence, l'écho efficace retournant vers la sonde peut être affaibli.

Dans cette situation, la nature du matériau mesuré ainsi que la distance de mesure réelle doivent être communiquées au fabricant à l'avance ; une marge de plage de mesure adaptée doit ensuite être ajoutée en fonction des conditions sur site.

Pour les matériaux souples présentant une forte absorption sonore — tels que la farine, le coton ou l’éponge — les échos ultrasonores peuvent s'avérer très faibles. Les capteurs à ultrasons classiques ne sont pas nécessairement adaptés dans de tels cas ; il convient donc de vérifier d'abord la faisabilité de la mesure réelle.

2. Est-il possible d'utiliser un niveaumètre ultrasonique en présence de mousse ?

Lorsque de la mousse est présente sur la surface du liquide, elle peut affecter la propagation et la réflexion des ondes ultrasonores.

Une couverture de mousse sur une grande surface peut :

• absorber une partie de l'énergie ultrasonore ;

• disperser les ondes sonores ;

• affaiblir l'écho provenant de la surface réelle du liquide ;

• faire en sorte que l'instrument mesure la surface de la mousse plutôt que la surface réelle du liquide.

Par conséquent, si une grande surface de mousse est constamment présente sur site, il convient de prévoir une marge plus importante sur la plage de mesure lors de la sélection du modèle.

Selon l'expérience d'utilisation que vous avez fournie, lorsque l'épaisseur de la mousse dépasse environ 5 cm, il n'est pas recommandé de sélectionner directement un capteur de niveau ultrasonique en fonction de conditions d'utilisation classiques.Pour ce type de projet, il est préférable de préciser en amont l'épaisseur de la mousse, la surface couverte et la stabilité avant de déterminer si la mesure ultrasonique est appropriée.

. 3. Pourquoi faut-il mentionner spécifiquement la poussière ou les vapeurs ?

: Les ondes ultrasonores doivent se propager à travers l'air ou le gaz.

Lorsqu'une grande quantité de poussière ou de vapeur est présente dans l'air, les ondes sonores peuvent être atténuées ou diffusées lors de leur propagation, ce qui réduit l'intensité de l'écho effectif.

Par conséquent, lors de la sélection d'un modèle pour les environnements suivants, les conditions opérationnelles réelles doivent être communiquées à l'avance :

• – concentration élevée de poussière ;

• – présence marquée de vapeur d'eau ;

• – brouillard acide ou brouillard alcalin ;

• – environnements à haute humidité ;

• – fortes variations dans l'environnement gazeux.

Il n'est pas suffisant de simplement indiquer au fournisseur que « la distance de mesure est de 5 m », car même pour une même distance géométrique, la difficulté réelle de mesure peut varier considérablement en fonction des conditions du site.

4. Comment sélectionner le matériau de la sonde ultrasonique ?

Le matériau de la sonde dépend principalement de la corrosivité de l'environnement mesuré.

Lorsque le milieu est de l'eau ordinaire, des eaux usées ou un environnement légèrement acide ou alcalin, une sonde standard peut être utilisée selon le produit concerné.

Lorsque le site est fortement corrosif, il convient de choisir une sonde dotée d'une résistance à la corrosion adaptée.

En particulier dans des environnements à acide fort ou à base forte, outre l'analyse du liquide lui-même, il convient de s'assurer que les phénomènes suivants ne puissent pas se produire :

• brouillard acide ;

• brouillard alcalin ;

• vapeur corrosive ;

Bien que la sonde ultrasonore soit généralement placée au-dessus de la surface du liquide, une exposition prolongée à un environnement gazeux corrosif peut néanmoins l'affecter.

Par conséquent, lors de la sélection du modèle, il est recommandé de préciser :

nom du milieu + concentration + température + présence ou non d'une nébulisation corrosive ;

plutôt que de simplement indiquer « mesure d'un liquide acide » ou « mesure d'un liquide alcalin ».

5. Pourquoi doit-on prendre en compte l'angle du faisceau ultrasonique lors de l'installation ?

Le signal émis par une sonde ultrasonique n'est pas une ligne droite extrêmement fine ; il présente plutôt un certain angle de faisceau.

On peut considérer que ce phénomène est similaire au faisceau d'une lampe de poche :

Plus la distance entre la sonde et l'objet augmente, plus la zone généralement couverte par le faisceau acoustique s'élargit.

L'angle de ce faisceau n'est pas identique pour des sondes de modèles ou de plages de mesure différents.

Par conséquent, lors de la sélection de la position d'installation, il est nécessaire non seulement de vérifier l'absence d'obstacles directement sous la sonde, mais aussi d'inspecter l'ensemble de la zone couverte par le faisceau ultrasonique.

6. Quels obstacles peuvent facilement produire des faux échos ?

Si d'autres objets se trouvent dans la zone de transmission ultrasonique, ces objets peuvent également réfléchir des ondes sonores.

Les obstacles courants comprennent :

• Les tuyauteries ;

• Les échelles ;

• Les supports de réservoirs ;

• Les pompes et les soupapes ;

• Les poutres transversales ;

• Les structures en saillie sur les parois des réservoirs ;

• Tout autre équipement de processus.

Surtout lorsque les obstacles se trouvent à proximité de la sonde, les réflexions qu'ils génèrent peuvent être relativement fortes ; dans ce cas, l'instrument pourrait identifier ces échos à tort comme la surface réelle du liquide.

Ce phénomène est appelé « écho faux ».

Par conséquent, lors de l'installation, il convient de privilégier l'évitement des obstacles grâce à un positionnement adéquat de l'appareil, plutôt que de s'appuyer exclusivement sur le filtrage logiciel.

Lorsque des structures fixes ne peuvent effectivement pas être évitées sur le site, une suppression d'échos artificiels ou un ajustement de paramètres peut alors être effectué en fonction des fonctionnalités de l'instrument spécifique.

7. Pourquoi la sonde doit-elle être perpendiculaire à la surface du milieu mesuré ?

Afin de garantir que les ondes ultrasonores reviennent efficacement vers la sonde, la surface de transmission du transducteur doit généralement être alignée avec la surface du milieu mesuré aussi précisément que possible.

Pour une surface liquide horizontale, la sonde doit généralement être installée de manière à être orientée presque verticalement vers le bas.

Si la sonde est fortement inclinée, les ondes sonores peuvent être réfléchies dans une autre direction après avoir atteint la surface du liquide, ce qui peut entraîner :

• des signaux d'écho affaiblis ;

• une mesure instable ;

• une perte occasionnelle du signal du niveau de liquide ;

• une plage de mesure effective réduite.

Par conséquent, lors de l'installation du support de montage, il est également nécessaire de vérifier si la sonde est installée à hauteur et si la direction de transmission est correcte.

8. Pourquoi le niveau de liquide maximal ne doit-il pas pénétrer dans la zone aveugle ?

Les capteurs de niveau ultrasoniques présentent généralement une zone aveugle de mesure.

: Dès que la sonde émet une impulsion ultrasonique, un certain temps est nécessaire pour achever le passage entre les états de transmission et de réception. Par conséquent, la zone située trop près de la sonde ne peut pas être mesurée normalement.

: Lors de l'installation, il est essentiel de s'assurer que :

une distance suffisante soit maintenue entre la surface de transmission de la sonde et le niveau de liquide maximal.

En d'autres termes :

Le niveau de liquide maximal ne doit pas pénétrer dans la zone aveugle spécifiée pour l'instrument.

La zone aveugle varie selon les modèles ; par conséquent, une distance fixe unique ne peut être appliquée de manière universelle.

Lors de la sélection et de l'installation du modèle, veuillez consulter la fiche technique du modèle correspondant et prévoir un espace suffisant en fonction du niveau de liquide maximal possible.

9. Liste de vérification de la position d'installation du Capteur de niveau ultrasonique

; Questions fréquemment posées :

; Q1 : Pourquoi convient-il de prévoir une marge plus importante sur la plage de mesure lors de la mesure de matières solides ?

; Les surfaces des matériaux solides sont généralement irrégulières, et les ondes ultrasonores peuvent être réfléchies dans différentes directions.Par conséquent, l'écho efficace retournant vers la sonde est souvent plus faible que celui provenant d'une surface liquide plane. La sélection effective du modèle doit tenir compte des propriétés du matériau et des conditions de sa surface, plutôt que de se baser uniquement sur la distance géométrique.

Q2 : Pourquoi des matériaux tels que la farine ou le coton sont-ils difficiles à mesurer à l'aide de la technologie ultrasonore ?

Ces matériaux souples peuvent absorber une quantité significative d'énergie des ondes sonores, ce qui produit un écho trop faible et complique la mesure. Il convient de vérifier si la mesure ultrasonique peut être utilisée en fonction du matériau réel et de la plage de mesure.

Q3 : La présence de mousse sur la surface du liquide signifie-t-elle toujours qu'un capteur de niveau ultrasonique ne peut pas être utilisé ?

Non.Une faible quantité de mousse ne provoque pas nécessairement une erreur de mesure ; cependant, une mousse étendue, épaisse et stable peut considérablement affaiblir l'écho. Selon votre expérience, la mesure ultrasonique doit être utilisée avec prudence lorsque l'épaisseur de la mousse dépasse environ 5 cm.

Q4 : Pourquoi il n'est pas suffisant de vérifier uniquement la zone située directement sous la sonde lors de l'installation ?

Étant donné que les ondes ultrasonores présentent un angle de faisceau, le faisceau sonore réel couvre une zone qui s'étend progressivement avec la distance. Même en l'absence d'obstacle directement sous la sonde, des tuyaux ou des supports situés sur le bord du faisceau peuvent encore produire des faux échos.

Q5 : Le logiciel peut-il éliminer entièrement les faux échos causés par des obstacles ?

Ce n'est pas garanti.Le logiciel peut supprimer certains faux échos fixes, mais la méthode la plus fiable reste d'éviter autant que possible les obstacles lors de l'installation.

Q6 : Quelle distance doit-elle être réservée entre le niveau liquide maximal et la sonde ?

Il n'existe pas de valeur fixe universelle ; elle doit être déterminée en fonction de la zone aveugle de mesure du modèle spécifique, et il convient d'empêcher l'entrée du niveau de liquide maximal possible dans cette zone.

Résumé

: Pour assurer le fonctionnement stable d'un Capteur de niveau ultrasonique, il est nécessaire de prendre en compte à la fois les conditions sur site et les exigences d'installation lors de la sélection et de l'installation du modèle.

Lors de la sélection du modèle, les priorités suivantes doivent être confirmées:

Plage de mesure, objet mesuré, mousse, poussière, vapeur et corrosivité du milieu.

Lors de l'installation, les éléments suivants doivent être confirmés en priorité : l'angle de faisceau (

), les obstacles, la direction de la sonde et la zone aveugle de mesure (

). Par rapport à l'ajustement répété des paramètres logiciels après l'installation, la sélection correcte de la position de la sonde avant la mise en œuvre, l'évitement des objets pouvant provoquer des réflexions fausses, ainsi que la réservation d'une plage de mesure suffisante et d'un espace suffisant pour la zone aveugle sont généralement plus bénéfiques pour assurer des mesures stables sur le long terme.