ultrahangos szint adó működési elve

a tartály tetejére egy ultrahangos szinttávadó van felszerelve, amely ultrahangos impulzust továbbít a tartályba. Ez a hangsebességgel haladó impulzus visszaverődik az adóba a folyadék felületéről. Az adó megméri a továbbított és a vett visszhangjel közötti késleltetést, a fedélzeti mikroprocesszor pedig a képlet segítségével kiszámítja a folyadék felületétől való távolságot.

távolság = ( hangsebesség a levegőben x késleltetés) / 2

Miután az adó be van programozva az alkalmazás alsó referenciájával – általában a tartály aljával–, a folyadékszintet a mikroprocesszor számítja ki.A tartályszint kiszámításának alapegyenlete

szint = tartálymagasság-távolság

alapkoncepció és az ultrahangos szintmérés elemei

minimális mérési távolság (Xm): (más néven “halott zenekar”) az összes ultrahangos szintmérő közös jellemzője. Ez egy rövid tartomány az érzékelő előtt, amelyen belül az ultrahangos készülék nem mérhető.

maximális mérési távolság (XM): a leghosszabb hatótávolság ideális körülmények között, amelyen belül a készülék mérni tud. Ezen a távolságon túl nem lehet mérni.

ultrahangos szinttávadó, amely számításokat végez a hullámút távolságának a tartályban lévő szint mértékévé történő átalakítására. A hangkitörés indítása és a visszatérő visszhang fogadása közötti időtartam egyenesen arányos a jelátalakító és az edényben lévő anyag közötti távolsággal. A közeg általában levegő az anyag felületén, de lehet más gázok vagy gőzök takarója. A műszer méri azt az időt, amíg a kitörések leérnek a fényvisszaverő felületre, majd visszatérnek. Ez az idő arányos lesz az átalakítótól a felületig terjedő távolsággal, és felhasználható a tartályban lévő folyadék szintjének meghatározására. Ez az alapelv az ultrahangos mérési technológia középpontjában áll, és az egyenlet szemlélteti: távolság = (hangsebesség x idő)/2. Ezek a nem érintkező eszközök olyan modellekben kaphatók, amelyek a leolvasásokat 4-20 mA kimenetekké konvertálhatják DCSs, Plc vagy más távoli rendszerekké.

az ultrahangos módszerek frekvenciatartománya 15…200 kHz tartományban van. Az alacsonyabb frekvenciájú műszereket nehezebb alkalmazásokhoz használják; mint például a hosszabb távolságok és a szilárd szintmérések, a magasabb frekvenciájú műszereket pedig a rövidebb folyadékszint-mérésekhez használják.

az ultrahangos mérési módszer gyakorlati alkalmazásaihoz számos tényezőt kell figyelembe venni. Néhány kulcsfontosságú pont:

• a közegen (általában levegőn) keresztüli hangsebesség a közeg hőmérsékletétől függ. A jelátalakító tartalmazhat hőmérséklet-érzékelőt az üzemi hőmérséklet változásainak kompenzálására, amelyek megváltoztatnák a hangsebességet, és így a távolság kiszámítását, amely meghatározza a pontos szintmérést. Hőmérséklet-kompenzáció biztosított a hangközeg egyenletes hőmérsékleti eltéréseinek figyelembevétele érdekében. A hőmérséklet-érzékelőt a jelátalakító belsejébe helyezik, és a jelet a jelátalakító vezetékein keresztül továbbítják az adó-vevőhöz. Adott esetben egy alternatív hőmérséklet-érzékelő használható a hőmérséklet-bemenet biztosítására, nem pedig a beépített hőmérséklet-érzékelő használatával. Ha a hangközeg hőmérséklete állandó marad, az integrált hőmérséklet-kompenzáció vagy a távérzékelő használata helyett a kívánt hőmérsékletet adhatja meg az adó-vevő konfigurációja során.
• a nehéz hab/por jelenléte az anyag felületén hangelnyelőként működhet. Bizonyos esetekben az abszorpció elegendő lehet az ultrahangos technika alkalmazásának kizárásához. A teljesítmény növelése érdekében, ahol a hab/por vagy más tényezők befolyásolják a hullám mozgását a folyadék felületére és onnan, egyes modellek sugárvezetővel rendelkezhetnek a jelátalakítóhoz rögzítve.
• a folyadék szélsőséges turbulenciája ingadozó értékeket okozhat. A csillapítás beállítása a műszerben vagy a válasz késleltetése segíthet megoldani ezt a problémát. Az adó-vevő csillapítást biztosít a megjelenített anyagszint maximális változási sebességének és az mA Kimeneti jel ingadozásának szabályozására. A csillapítás lelassítja a kijelző reakciósebességét, különösen akkor, ha folyékony felületek keverednek, vagy az anyag töltés közben a hangútba esik.

előnyök

1. az ultrahangos adókat könnyű telepíteni üres tartályokra vagy folyadékot tartalmazó tartályokra.
2. a beállítás egyszerű, és a fedélzeti programozási képességgel rendelkező eszközök percek alatt konfigurálhatók.
3. mivel nincs érintkezés az adathordozóval és nincsenek mozgó alkatrészek, az eszközök gyakorlatilag karbantartásmentesek. A nedvesített anyagok általában inert fluoropolimerek, amelyek ellenállnak a kondenzációs gőzök korróziójának.
4. mivel az eszköz nem érintkezik, a szintmérést nem befolyásolja a folyadék sűrűségének, dielektrikumának vagy viszkozitásának változása, és jól működik vizes folyadékokon és sok vegyi anyagon.
5. a folyamat hőmérsékletének változásai megváltoztatják az ultrahangos impulzus sebességét a folyadék feletti térben, de a beépített hőmérséklet-kompenzáció ezt automatikusan kijavítja.
6. a technológiai nyomás változása nem befolyásolja a mérést.

korlátozások

1. az ultrahangos adók arra támaszkodnak, hogy az impulzus nem befolyásolja a repülési idő alatt. Kerülni kell a nehéz gőzöket, gőzt vagy gőzréteget képező folyadékokat (ilyen esetekben használjon Radaradót). Mivel az impulzusnak levegőre van szüksége az áthaladáshoz, vákuumos alkalmazások nem lehetségesek.
2. az építőanyagok általában korlátozzák a folyamat hőmérsékletét körülbelül 158 Ft f-re (70 Ft C), a nyomást pedig 43 psig-re (3 bar).
3. a folyékony felület állapota szintén fontos. Néhány turbulencia tolerálható, de a habzás gyakran csillapítja a visszatérő visszhangot.
4. a tartályban lévő akadályok, például csövek, erősítő rudak és keverők hamis visszhangokat okoznak, de a legtöbb adó kifinomult szoftveres algoritmusokkal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik ezeknek a visszhangoknak a maszkolását vagy figyelmen kívül hagyását.
5. az ultrahangos adók száraz termékeket, például pelleteket, szemcséket vagy porokat tartalmazó silókon használhatók, de ezeket nehezebb megbízni. Figyelembe kell venni az olyan tényezőket, mint a felületi nyugalmi szög, a porzás és a hosszú tartományok. Az irányított hullám Radar adó jobban megfelel a száraz termék alkalmazásokhoz.