Jakie są zalety i wady ultradźwiękowych czujników poziomu? Zasada, wnioski i przewodnik wyboru

Czujniki poziomu ultradźwiękowego wyznaczają odległość do powierzchni cieczy lub materiału poprzez pomiar czasu podróży w obie strony impulsu akustycznego. Są one szeroko stosowane do pomiaru poziomu non-contact w zbiornikach wodnych, otwartych basenów, systemów kanalizacyjnych, mokrej studni i wybranych zbiorników procesów atmosferycznych. Jednak, ponieważ fale ultradźwiękowe wymagają nośnika gazu do rozmnażania, temperatura, para, piana, pył i warunki powierzchniowe mogą znacząco wpływać na wydajność pomiaru.

1. Jak działa ultradźwiękowy czujnik poziomu?

Proces pomiaru

Sensor transmituje impuls ultradźwiękowy → Impuls dociera do powierzchni produktu → Echo odbija się → Sensor otrzymuje echo.

Obliczanie odległości

D = c × t / 2, gdzie D jest odległością do powierzchni, c jest prędkością dźwięku, a t jest czasem podróży.

Nadajnik przekształca zmierzoną odległość w poziom przy użyciu skonfigurowanej pustej odległości lub wysokości zbiornika. Ponieważ prędkość dźwięku w powietrzu zmienia się wraz z temperaturą, przemysłowe instrumenty ultradźwiękowe zwykle obejmują automatyczne kompensację temperatury.

2. Główne zalety ultradźwiękowych czujników poziomu

Pomiar niekontaktowy

Czujnik nie musi być zanurzony w płynie, redukując bezpośrednią korozję, zanieczyszczenie, skalowanie i zużycie mechaniczne.

Prosta instalacja

Można zastosować gwintowane, kołnierzowe lub wspornikowe mocowanie, w szczególności do otwartych basenów, zbiorników i ścieków.

Niska konserwacja

Nie ma pływaków, prowadnic, ani zanurzonych ruchomych elementów. Rutynowa konserwacja polega głównie na sprawdzeniu powierzchni czujnika i instalacji.

Koszt konkurencyjny

Do pomiaru wody atmosferycznej i ogólnego poziomu procesu, technologia ultradźwiękowa może zapewnić opłacalne rozwiązanie.

Nie bezpośrednio dotknięty przez gęstość cieczy

Przyrząd mierzy odległość od powierzchni, a nie ciśnienie hydrostatyczne.

Szeroki zakres zastosowania

Nadaje się do wody, ścieków, wybranych chemikaliów, a niektóre granulowane lub grube materiały stałe.

3. Główne ograniczenia pomiaru poziomu ultradźwiękowego

Wpływ temperatury

Temperatura powietrza zmienia prędkość dźwięku. Rekompensata temperatury zmniejsza efekt, ale silne gradienty mogą jeszcze wprowadzić dodatkowy błąd.

Pianka

Gruba lub luźna piana może absorbować lub rozpraszać energię akustyczną i osłabiać rzeczywiste echo powierzchniowe.

Gazy parafinowe i lotne

Zmiany w składzie gazu mogą zmieniać warunki akustyczne rozmnażania i nie zawsze mogą być korygowane za pomocą normalnej kompensacji temperatury.

Pył

Ciężki pył powietrzny może tłumić lub rozproszyć dźwięk, co sprawia, że radar warto ocenić dla trudnych zastosowań stałych.

Turbulencja powierzchniowa

Agitacja, wirowanie, wodospady, lub wysoki przepływ wlotu może przekierować echo z dala od czujnika.

Odkurzacz

Fale ultradźwiękowe wymagają medium gazowego, więc standardowe ultradźwiękowe czujniki poziomu nie nadają się do naczyń próżniowych.

4. Czym jest Blokowanie Odległość?

Po nadaniu ultradźwiękowego impulsu przetwornik nadal wibruje przez krótki czas i nie może niezawodnie otrzymać bardzo bliskiego echa. Obszar w pobliżu czujnika, gdzie pomiar nie jest niezawodny jest znany jakoodległość blokowania, strefy martwej lub strefy blankingu pola bliskiego.

Zasada wyboru:Odległość blokowania różni się znacznie między modelami czujników. Maksymalny poziom cieczy musi pozostać poza określoną odległością blokady z odpowiednim marginesem bezpieczeństwa. Większy maksymalny zakres nie oznacza automatycznie lepszego czujnika dla każdej aplikacji.

5. Dlaczego temperatura wpływa na pomiar ultradźwiękowy?

Instrumenty poziomu ultradźwiękowego obliczają odległość od prędkości dźwięku i czasu podróży, podczas gdy prędkość dźwięku w powietrzu zmienia się wraz z temperaturą. Czujniki przemysłowe zwykle używają zatem zintegrowanego czujnika temperatury w celu skompensowania obliczeń.

W dużych zbiornikach, na zewnątrz basenów lub instalacjach o silnej stratyfikacji termicznej średnia temperatura wzdłuż kompletnej ścieżki dźwiękowej może różnić się od temperatury mierzonej w pobliżu przetwornika. Dodatkowy błąd może zatem pozostać nawet wtedy, gdy kompensacja temperatury jest aktywna.

6. W jaki sposób Foam, Vapor i Volatile Media mają wpływ na pomiar?

7. Czy ultradźwiękowe czujniki poziomu mogą mierzyć stałe?

Czujniki ultradźwiękowe mogą być stosowane do wybranych materiałów granulowanych i gruboziarnistych, takich jak ziarno, plastikowe granulki, węgiel i niektóre produkty mineralne. Jednak stałe często tworzą nachylone powierzchnie, tak więc odbity sygnał akustyczny nie może powrócić bezpośrednio do czujnika.

W przypadku cementu, popiołu muchowego, proszku mineralnego i innych zapylonych materiałów pył powietrzny może dodatkowo osłabić sygnał. W związku z tym pomiar poziomu radaru powinien być również rozważany w przypadku dużych lub trudnych zastosowań stałych.

8. Ultrasonic vs. Pomiar poziomu radaru

9. Typowe zastosowania

Zbiorniki wodne i baseny

Zbiorniki atmosferyczne o stosunkowo stabilnych warunkach środowiskowych są typowymi zastosowaniami ultradźwiękowymi.

Wastewater i Wet Wells

Czujnik nie pozostaje zanurzony w ściekach, co zmniejsza bezpośrednie zanieczyszczenie i konserwację.

Hydrologia

Nadaje się do wybranych kanałów, zbiorników i innych aplikacji do monitorowania wody open- wody.

Wybrane stałe luzem

Może być stosowany dla niektórych gruboziarnistych lub stałych, gdzie kurz i nachylenie powierzchni pozostają do zarządzania.

10. Wytyczne dotyczące instalacji

Cel na powierzchni

Czujnik powinien być ustawiony w sposób prostopadły do powierzchni cieczy w sposób praktyczny.

Unikaj przepływu wlotowego

Napływ wysokiej prędkości, wodospady i spadające materiały mogą zakłócać rzeczywiste echo powierzchni.

Unikaj przeszkód

Drabiny, rury, belki, agitatory i konstrukcje statków mogą generować fałszywe echa.

Zachować czujnik twarzy czyste

Kondensacja, brud, osad, mróz lub pajęczyny mogą zakłócać transmisję i odbiór.

11. Czy ultradźwiękowy czujnik poziomu wymaga kalibracji?

Przyrządy ultradźwiękowe zwykle nie wymagają częstej kalibracji wzorcowej w taki sposób, w jaki działają czujniki analityczne, takie jak pH lub sondy rozpuszczonego tlenu. Po instalacji nadal jednak wymagana jest prawidłowa konfiguracja i weryfikacja pola.

Pusta odległość

Zakres pełnej skali

4- 20 mA skalowanie

Odległość blokowania

Czas odpowiedzi

Tłumienie fałszywego echa

Dlatego bardziej dokładne jest stwierdzenie, że ultradźwiękowe czujniki poziomuzazwyczaj nie wymagają częstej rekalibracji, ale wymagają one prawidłowego ustawienia i weryfikacji pola.

12. Informacje wymagane przed wyborem

Pomiar

Średnia nazwa
Maksymalna odległość pomiarowa
Maksymalny poziom
Turbulencje powierzchniowe

Warunki procesu

Temperatura
Ciśnienie
Pianka
Vapor
Pył

Instalacja

Wymiary zbiornika lub basenu
Pozycja montażowa
gwint / kołnierz / wspornik
Zdjęcia stron

Elektryczne

Zasilanie
4- 20 mA
RS485 Modbus
Przekaz
Wymogi IP / ex

& nbsp; FAQ

1. Jaka jest główna zaleta ultradźwiękowego czujnika poziomu?

Główną zaletą jest pomiar bez kontaktu. Czujnik nie musi pozostać zanurzony w cieczy procesowej, zmniejszając korozję, zanieczyszczenie i nagromadzenie.

2. Jaka jest główna wada?

Pomiar ultradźwiękowy zależy od akustycznego rozprzestrzeniania się przestrzeni gazowej, więc temperatura, para, piana, pył i skład gazu może mieć wpływ na wydajność.

3. Jak daleko może zmierzyć ultradźwiękowy czujnik poziomu?

To zależy od konkretnego czujnika. Produkty przemysłowe są dostępne w wielu klasach, podczas gdy na rzeczywistą odległość użytkową wpływa również piana, para, pył, turbulencje i warunki montażu.

4. Czy ultradźwiękowe czujniki poziomu mogą mierzyć ścieki?

Tak. Wodociągi i mokrej studni są powszechnymi zastosowaniami, ale przed ostatecznym wyborem należy ocenić dużą pianę, napowietrzanie lub silne turbulencje.

5. Czy ultradźwiękowe czujniki poziomu mogą mierzyć olej?

Niektóre oleje mogą być mierzone, ale lotne opary w przestrzeni gazowej mogą zmienić rozprzestrzenianie akustyczne i powinny być brane pod uwagę.

6. Dlaczego wymagana jest kompensacja temperatury?

Ponieważ prędkość dźwięku w powietrzu zmienia się z temperaturą. Bez odpowiedniej kompensacji zmiany temperatury mogą stać się błędami odległości.

7. Czy czujniki ultradźwiękowe mogą być używane w naczyniach próżniowych?

Standardowe przyrządy ultradźwiękowe są na ogół nieodpowiednie, ponieważ dźwięk wymaga gazu do rozmnażania.

8. Czy ultradźwiękowe czujniki poziomu mają martwą strefę?

Tak. Rzeczywista odległość blokady zależy od konstrukcji czujnika i zakresu pomiarowego. Maksymalny poziom musi pozostać poza określonym obszarem pola bliskiego.

9. Czy piana zawsze uniemożliwia pomiar ultradźwiękowy?

Nie. Cienka, wilgotna piana może nadal stanowić użyteczne echo, podczas gdy gęsta, luźna lub stale zmieniająca się piana znacznie bardziej może osłabić sygnał akustyczny.

10. Jakie informacje METRAVON potrzebuje do selekcji?

Proszę podać podłoże, maksymalną odległość pomiarową, maksymalny poziom, temperaturę, ciśnienie, pianę, opary, warunki pobudzenia, metodę montażu, sygnał wyjściowy i zdjęcia na miejscu.

Wniosek

Głównymi zaletami ultradźwiękowych czujników poziomu sąpomiar bezkontaktowy, prosta konstrukcja, łatwa instalacja, stosunkowo niska konserwacja i konkurencyjne koszty ogólne. Są one szczególnie odpowiednie do zbiorników wodnych, basenów, kanalizacji, mokrej studni, otwartych kanałów i wybranych zastosowań procesów atmosferycznych.

Ich główne ograniczenia są związane zśrodowisko propagacji akustycznej. Gradienty temperatury, piana, opary, gazy lotne, pył, próżni i silne turbulencje powierzchniowe mogą mieć wpływ na stabilność pomiaru. Selekcja powinna zatem uwzględniać jedynie więcej niż maksymalny zakres.

METRAVON może porównywać ultradźwiękowe i radarowe pomiary poziomu zgodnie z medium procesowym, zakresem pomiaru, temperaturą, ciśnieniem, strukturą statku, warunkami montażu i wymaganym interfejsem wyjściowym.