ultralyd niveau Transmitter arbejdsprincip

en ultralydssender er monteret på toppen af tanken og sender en ultralydsimpuls ned i tanken. Denne puls, der bevæger sig med lydens hastighed, reflekteres tilbage til senderen fra væskeoverfladen. Senderen måler tidsforsinkelsen mellem det transmitterede og modtagne ekkosignal, og den indbyggede mikroprocessor beregner afstanden til væskeoverfladen ved hjælp af formlen.

afstand = ( lydens hastighed i luften * tidsforsinkelse) / 2

når senderen er programmeret med applikationens bundreference – normalt bunden af tanken – beregnes væskeniveauet af mikroprocessoren.Den grundlæggende ligning til beregning af tankniveauet er

niveau = Tankhøjde-afstand

grundlæggende koncept og elementer i Ultralydniveaumåling

Minimum måleafstand: (også kendt som “Dead Band”) er en funktion, der er fælles for alle ultralydniveaumålere. Dette er en kort rækkevidde foran sensoren, inden for hvilken ultralydsenheden ikke kan måle.

maksimal måleafstand: det længste område under ideel tilstand, inden for hvilket enheden kan måle. Ingen måling er mulig ud over denne afstand.

Ultrasonic level transmitter, som udfører beregninger for at konvertere afstanden af bølgekørsel til et mål for niveau i tanken. Tidsforløbet mellem affyring af lydudbruddet og modtagelse af retureko er direkte proportional med afstanden mellem transduceren og materialet i beholderen. Mediet er normalt luft over materialets overflade, men det kan være et tæppe af nogle andre gasser eller dampe. Instrumentet måler tiden for bursts at rejse ned til den reflekterende overflade og vende tilbage. Denne tid vil være proportional med afstanden fra transduceren til overfladen og kan bruges til at bestemme væskeniveauet i tanken. Dette grundlæggende princip ligger i hjertet af ultralydsmålingsteknologien og er illustreret i ligningen: afstand = (lydens hastighed)/2. Disse noncontact-enheder er tilgængelige i modeller, der kan konvertere aflæsninger til 4-20 mA-udgange til DCSs, PLC ‘ ER eller andre fjernsystemer.

frekvensområdet for ultralydsmetoder ligger i området 15…200 KHS. Instrumenterne med lavere frekvens bruges til vanskeligere applikationer; såsom længere afstande og målinger af fast niveau og dem med højere frekvens bruges til kortere væskeniveaumålinger.

til praktiske anvendelser af ultralydsmålemetode skal en række faktorer overvejes. Et par vigtige punkter er:

• lydens hastighed gennem mediet (normalt luft) varierer med mediets temperatur. Transduceren kan indeholde en temperatursensor for at kompensere for ændringer i driftstemperatur, der ville ændre lydens hastighed og dermed afstandsberegningen, der bestemmer en nøjagtig niveaumåling. Temperaturkompensation er tilvejebragt for at tage højde for ensartede temperaturvariationer af lydmediet. Temperaturføleren placeres inde i transduceren, og signalet sendes til transceiveren via transducerens ledninger. Valgfrit kan en alternativ temperatursensor bruges til at tilvejebringe en temperaturindgang snarere end ved hjælp af den integrerede temperatursensor. Hvis lydmediets temperatur skal forblive konstant, kan den ønskede temperatur indtastes under transceiverkonfigurationen i stedet for at bruge enten den integrerede temperaturkompensation eller fjernsensoren.
• tilstedeværelsen af tungt skum/støv på overfladen af materialet kan fungere som lydabsorberende. I nogle tilfælde kan absorptionen være tilstrækkelig til at udelukke anvendelse af ultralydsteknikken. For at forbedre ydeevnen, hvor skum/støv eller andre faktorer påvirker bølgebevægelsen til og fra væskeoverfladen, kan nogle modeller have en strålestyring fastgjort til transduceren.
• ekstrem turbulens i væsken kan forårsage svingende aflæsninger. Brug af en dæmpningsjustering i instrumentet eller en reaktionsforsinkelse kan hjælpe med at løse dette problem. Transceiveren giver dæmpning for at kontrollere den maksimale ændringshastighed for det viste materialeniveau og udsving i mA-udgangssignalet. Dæmpning bremser skærmens responshastighed, især når flydende overflader er i omrøring, eller materiale falder ned i lydstien under påfyldning.

fordele

1. Ultralydssendere er nemme at installere på tomme tanke eller på tanke indeholdende væske.
2. opsætningen er enkel, og de enheder med indbygget programmeringsfunktion kan konfigureres på få minutter.
3. da der ikke er nogen kontakt med medierne og ingen bevægelige dele, er enhederne næsten vedligeholdelsesfrie. Befugtede materialer er normalt en inert fluoropolymer og modstandsdygtig over for korrosion fra kondenserende dampe.
4. da enheden ikke er i kontakt, påvirkes niveaumålingen ikke af ændringer i væsketæthed, dielektrisk eller viskositet og fungerer godt på vandige væsker og mange kemikalier.
5. ændringer i Procestemperatur ændrer hastigheden på ultralydspulsen gennem rummet over væsken, men indbygget temperaturkompensation korrigerer automatisk dette.
6. ændringer i Procestryk påvirker ikke målingen.

begrænsninger

1. Ultralydssendere er afhængige af, at pulsen ikke påvirkes i løbet af dens flyvetid. Væsker, der danner tunge dampe, damp eller damplag, bør undgås (brug en Radarsender i disse tilfælde). Da pulsen har brug for luft for at rejse igennem, er vakuumapplikationer ikke mulige.
2. konstruktionsmaterialer begrænser generelt procestemperaturen til omkring 158 liter F (70 liter C) og tryk til 43 psig (3 bar).
3. tilstanden af væskeoverfladen er også vigtig. En vis turbulens kan tolereres, men skumdannelse vil ofte dæmpe returekkoet.
4. forhindringer i tanken, såsom rør, forstærkningsstænger og omrørere, vil forårsage falske ekkoer, men de fleste sendere har sofistikerede programalgoritmer, der tillader maskering eller ignorering af disse ekkoer.
5. Ultralydssendere kan bruges på siloer, der indeholder tørre produkter såsom pellets, korn eller pulvere, men disse er sværere at bestille. Faktorer som overfladevinkel på hvile, støvning og lange intervaller skal tages i betragtning. En guidet Bølgeradarsender er bedre egnet til tørproduktapplikationer.