Sensor Ultrasonic untuk Pengukuran Level: Aplikasi dan Panduan Pemilihan

Sensor tingkat ultrasonik secara luas digunakan untuk pengukuran tingkat industri non-kontak, terutama di tangki terbuka, baskom air, tangki air, sumur basah, dan beberapa kapal penyimpanan atmosfer. Mereka menentukan tingkat dengan mengukur waktu perjalanan keliling dari pulsa ultrasonik antara sensor dan permukaan cair. Teknologi ini menawarkan instalasi yang relatif sederhana dan biaya sistem kompetitif, tapi kinerja tergantung kuat pada kondisi di ruang gas antara sensor dan cairan.

1. Bagaimana cara kerja sensor tingkat Ultrasonik?

Path Sinyal

Sensor mentransmisikan pulsa ultrasonik yang terdengar bergerak ke permukaan cair. Permukaan memantulkan sinyal. Sensor menerima gema kembali.

Kalkulasi Jarak

Jarak D = c × t / 2, dimana c adalah kecepatan suara dalam gas dan t adalah waktu perjalanan pulang pergi.

Setelah jarak permukaan sensor- diketahui, pemancar mengkonversi ke tingkat cairan menggunakan konfigurasi jarak kosong. Misalnya, jika sensor dipasang 5 meter di atas tangki bawah dan mengukur jarak ke permukaan cair adalah 2 m, tingkat dihitung adalah sekitar 3 m.

Karena kecepatan suara dalam perubahan udara dengan suhu, industri ultrasonik pemancar biasanya termasuk kompensasi suhu otomatis. Hampir normal suhu ambien, perubahan relatif dalam kecepatan suara adalah sekitar 0. 17% per ° C, yang membuat kompensasi suhu bagian penting dari pengukuran tingkat ultrasonik.

2. Apa keuntungan utama dari Pengukuran Tingkat Ultrasonik?

Bukan-Pengukuran Kontak

Sensor dipasang di atas cairan dan tidak perlu direndam, mengurangi paparan langsung ke korosi, kontaminasi, dan skala.

Instalasi Sederhana Relatif

Ancaman, flange, atau kaet mount dapat digunakan untuk tangki air, baskom, sumur basah, dan banyak aplikasi lainnya.

Pemeliharaan Mekanik Rendah

Tidak ada float, batang panduan, atau komponen bergerak lainnya kontak dengan cairan.

Biaya-Efektif untuk Aplikasi Konvensi

Untuk pengukuran kadar air di atmosfer, teknologi ultrasonik dapat memberikan pemantauan terus menerus pada biaya sistem yang kompetitif secara keseluruhan.

Independent of Cair Density

Instrumen mengukur jarak permukaan, sehingga perubahan kepadatan cair tidak langsung menghasilkan tingkat yang sama kesalahan yang terkait dengan pengukuran hidrostatik.

Cocok untuk Aplikasi Air

Aplikasi khas termasuk tangki air, baskom air limbah, sumur basah, saluran terbuka, waduk, dan pompa stasiun.

3. Apa Limitasi Utama dari Ultrasonic Level Sensor?

Batas utama adalah bahwaenergi ultrasonik harus melakukan perjalanan melalui ruang gas antara sensor dan permukaan cair. Perubahan di ruang ini dapat mempengaruhi kecepatan suara, daya tarik, dan kekuatan gema.

Blok Jarak

Daerah dekat-field ada di mana pengukuran dapat diandalkan tidak mungkin. Jarak yang diperlukan tergantung pada desain sensor, jangkauan, dan model.

Efek Temperatur

Suhu udara mengubah kecepatan suara. kompensasi otomatis mengurangi efek ini, tetapi gradien suhu yang kuat masih dapat memperkenalkan kesalahan.

Foam

Lapisan busa tebal dan longgar dapat menyerap energi ultrasonik dan secara signifikan melemahkan gema dari permukaan cair yang sebenarnya.

Komposisi Vapor dan Gas

Perubahan komposisi gas atau konsentrasi uap dapat mengubah kecepatan suara dan oleh karena itu membutuhkan evaluasi aplikasi yang cermat.

Debu

Debu udara yang berat dapat menyebar atau menekan energi akustik, membuat radar layak dievaluasi untuk aplikasi padat yang sulit.

Vacuum

Gelombang Ultrasonic memerlukan medium gas untuk menyebarkan, sensor tingkat ultrasonik standar tidak cocok untuk pembuluh udara vakum dekat.

4. Apa itu Blocking Jarak dari Ultrasonic Tingkat Sensor?

Setelah transducer ultrasonik mengirimkan pulsa, transducer terus bergetar untuk jangka pendek sebelum dapat diandalkan menerima gema di dekatnya. Daerah dekat dengan sensor di mana pengukuran yang valid tidak dapat dijamin secara normal disebutmemblokir jarak, zona mati, atau dekat- field pengosongan jarak.

Tidak ada jarak blok universal untuk semua instrumen ultrasonik. Kompak sensor industri mungkin memiliki memblokir jarak dari beberapa puluhan sentimeter, sementara transduksi jangkauan panjang mungkin memerlukan jarak yang lebih jauh.

Aturan Pilihan:Tingkat cairan maksimum harus tetap di bawah jarak tertentu memblokir dari sensor yang dipilih, dengan margin keselamatan yang sesuai.

5. Mengapa Temperatur mempengaruhi Pengukuran Tingkat Ultrasonik?

Alat Ultrasonic menghitung jarak dari kecepatan suara dan waktu perjalanan. Karena kecepatan suara dalam perubahan udara dengan suhu, instrumen industri biasanya menggunakan sensor suhu terpadu untuk mengimbangi perhitungan jarak secara otomatis.

kompensasi suhu tidak menghilangkan setiap temperatur-terkait kesalahan. Misalnya, udara dekat sensor dipasang di atas tangki luar mungkin menjadi jauh lebih hangat daripada udara dekat dengan permukaan cair. Ini menciptakan gradien suhu sepanjang jalur akustik, sedangkan instrumen biasanya mengukur suhu hanya di dekat pentransduksi.

Pemasangan luar harus mempertimbangkan perlindungan matahari, ventilasi, kondensasi, dan suhu yang sebenarnya lingkungan sekitar sensor.

6. Ultrasonic vs Pengukuran Tingkat Radar

7. Kapan Ultrasonic atau Radar Dievaluasi Pertama?

Evaluasi Ultrasonic Pertama

Tangki terbuka atau semi-buka
& nbsp; & nbsp; Tangki air bersih
& nbsp; & nbsp; Air limbah dan sumur basah
& nbsp; & nbsp; Busa terbatas dan uap
& nbsp; & nbsp; Tekanan atmosfer
& nbsp; & nbsp; Persyaratan akurasi sedang
& nbsp; & nbsp; Proyek Cost- sensitif

Evaluasi Radar Pertama

Uap yang khas atau perubahan komposisi gas
& nbsp; & nbsp; Suhu tinggi, tekanan tinggi, atau vakum
& nbsp; & nbsp; Jarak pengukuran panjang
& nbsp; & nbsp; Struktur internal kompleks
& nbsp; & nbsp; Debu berat dalam aplikasi padatan
& nbsp; & nbsp; Ukuran level Solid
& nbsp; & nbsp; Syarat stabilitas jangka panjang yang lebih tinggi

Ini adalah titik awal rekayasa daripada aturan mutlak. Sebagai contoh, pengukuran ultrasonik dapat bekerja di beberapa atmosfer tertutup atau rendah tekanan pembuluh ketika komposisi gas stabil. Demikian juga, kinerja radar dalam busa masih harus dievaluasi menurut struktur busa dan sifat dielektrik dari proses medium.

8. Proses Tingkat Sensor Ultrasonik

1. Konfirmasi Jarak Pengukuran

Determine jarak maksimum dari sensor ke tingkat cair terendah, tidak hanya kedalaman tangki.

2. Periksa Tingkat Maksimum

Pastikan tingkat maksimum tidak memasuki sensor menghalangi jarak.

3. Evaluasi Permukaan

Periksa busa, turbulensi, AC, atau aliran inlet kecepatan tinggi.

4. Evaluasi Ruang Gas

Periksa uap, gas volatile, atau variasi suhu signifikan.

5. Konfirmasi Keluaran

Pilih 4-20 mA, RS485 Modbus, atau antar muka lain menurut PLC, RTU, atau sistem pemantauan.

6. Bandingkan Radar jika Diperlukan

Jika aplikasi ini dekat dengan batas operasi pengukuran ultrasonik, membandingkan kinerja radar dan total biaya hidup.

9. Aplikasi Khas

Wastewater

Sumur basah, baskom, tangki air limbah, dan pompa stasiun.

Penyimpanan Air Bersih

Waduk air, tangki air api, tangki air hujan, dan baskom penyimpanan umum.

Manajemen Hidroologi dan Air

Kanal, waduk, dan aplikasi pemantauan permukaan air lainnya.

Tangki Air Industri

Proses Atmosfir - tangki air, tangki sirkulasi, dan sistem kontrol.

10. Panduan Instalasi

11. Informasi apa yang diperlukan untuk Seleksi?

Kondisi Pengukuran

Nama medium
Jarak ukuran maksimum
Tingkat cair maksimum
Turbulensi permukaan

Lingkungan Proses

Jangkauan suhu
Tekanan
Foam
Vapor atau gas khusus

Instalasi

Tank atau dimensi basin
Posisi pengait
Ukuran koneksi
Lokasi dalam atau luar ruangan

Permintaan Listrik

Pasokan daya
4-20 mA
RS485 Modbus
Hazardous- daerah atau persyaratan penutupan

Pengukuran Tingkat Ultrasonik

1. Apa yang khas memblokir jarak dari sensor tingkat ultrasonik?

Tidak ada nilai universal. Tergantung pada desain sensor dan jangkauan pengukuran, jarak blocking mungkin beberapa puluhan sentimeter atau lebih besar. Selalu gunakan nilai yang ditentukan untuk model yang dipilih.

2. Bisakah sensor ultrasonik mengukur air limbah dengan busa?

Tergantung busanya. Sejumlah kecil busa basah mungkin masih memungkinkan pengukuran, sedangkan lapisan busa gigih dan longgar dapat sangat mengencangkan sinyal akustik. Radar juga harus dievaluasi dalam aplikasi busa sulit.

3. Apakah variasi suhu besar mempengaruhi pengukuran ultrasonik?

Ya. Instrumen industri biasanya menyediakan kompensasi suhu otomatis, tapi gradien suhu kuat di sepanjang jalur suara masih dapat memperkenalkan kesalahan tambahan.

4. Apakah radar lebih akurat dari ultrasonik?

Akurasi harus dibandingkan menggunakan model instrumen tertentu. radar performa tinggi dapat menyediakan pengukuran tingkat milimeter, sedangkan tinggi akurasi instrumen ultrasonik juga tersedia. Radar umumnya memiliki operasi yang lebih luas amplop dalam uap sulit, suhu, tekanan, atau aplikasi jangka panjang.

5. Apakah ultrasonik pilihan yang baik untuk air tangki terbuka?

Ya. Untuk tangki atmosfer dengan busa terbatas, ukuran menengah, dan kondisi lingkungan yang relatif stabil, pengukuran ultrasonik sering merupakan pilihan ekonomis dan praktis.

6. Mengapa tingkat pembacaan ultrasonik berfluktuasi?

Penyebab umum termasuk busa, turbulensi permukaan yang kuat, uap, gradien suhu, kondensasi pada sensor, keselarasan sensor yang salah, atau gema palsu dari struktur terdekat.

7. Apakah ada jarak instalasi minimum?

Ya. Tingkat cairan maksimum harus tetap di luar jarak tertentu blocking dari instrumen, jika tidak dekat-field pengukuran mungkin menjadi tidak dapat diandalkan.

8. Bisakah sensor ultrasonik digunakan dalam tangki tertutup?

Mereka dapat digunakan dalam beberapa atmosfer atau rendah tekanan tertutup pembuluh ketika komposisi gas stabil. Untuk tekanan tinggi, vakum, uap berat, atau sangat mengubah komposisi gas, radar atau teknologi lain harus dievaluasi.

9. Apakah sensor tingkat ultrasonik membutuhkan perawatan rutin?

Pemeliharaan umumnya rendah, tapi wajah sensor harus diperiksa secara berkala untuk kondensasi, deposito, atau es, dan kompensasi instalasi dan suhu harus tetap dalam kondisi normal.

10. Informasi apa yang dibutuhkan METRAVON untuk membandingkan pengukuran tingkat ultrasonik dan radar?

Mohon sediakan medium, pengukuran jarak, tangki atau dimensi basin, suhu, tekanan, busa, kondisi uap, posisi mengait, dan membutuhkan sinyal keluaran. Parameter ini dapat digunakan untuk menentukan apakah ultrasonik atau radar lebih cocok.

Kesimpulan

Keuntungan utama dari sensor tingkat ultrasonik adalahukuran bukan-kontak, instalasi sederhana, perawatan relatif rendah, dan biaya kompetitif secara keseluruhan. Mereka sangat cocok untuk tangki air bersih, baskom air limbah, sumur basah, sistem penyimpanan air, dan banyak aplikasi pemantauan air terbuka.

Batas utama mereka dikaitkan dengan kondisi penyebaran akustik, termasukmemblokir jarak, variasi suhu, busa, uap, debu, dan perubahan komposisi gas. Dimana aplikasi melibatkan kondisi uap yang sulit, suhu tinggi atau tekanan, vakum, rentang pengukuran panjang, debu berat, atau kebutuhan stabilitas yang lebih tinggi, pengukuran tingkat radar juga harus dievaluasi.

METRAVON dapat membandingkan pengukuran tingkat ultrasonik dan radar menurut medium proses, mengukur jangkauan, suhu, tekanan, dimensi kapal, dan kondisi instalasi untuk membantu menentukan pengukuran yang tepat teknologi untuk setiap proyek.