werkingsprincipe van de ultrasone niveaumeter

een ultrasone niveauzender is gemonteerd op de bovenkant van de tank en zendt een ultrasone puls naar beneden in de tank. Deze puls, die met de snelheid van het geluid reist, wordt vanaf het vloeistofoppervlak terug naar de zender gereflecteerd. De zender meet de tijdsvertraging tussen het verzonden en ontvangen echosignaal en de ingebouwde microprocessor berekent de afstand tot het vloeistofoppervlak met behulp van de formule.

afstand = (geluidssnelheid in lucht x vertraging) / 2

zodra de zender is geprogrammeerd met de onderste referentie van de toepassing – meestal de bodem van de tank – wordt het vloeistofniveau berekend door de microprocessor.De basisvergelijking voor de berekening van het tankniveau is

niveau = Tankhoogte – afstand

basisconcept en elementen van ultrasone niveaumeting

minimale meetafstand (Xm): (ook bekend als de “dode Band”) is een gemeenschappelijk kenmerk voor alle ultrasone niveaumeters. Dit is een kort bereik voor de sensor waarbinnen het ultrasone apparaat niet kan meten.

maximale meetafstand (XM): het langste meetbereik onder ideale omstandigheden waarbinnen het apparaat kan meten. Buiten deze afstand is geen meting mogelijk.

ultrasone niveaumeter, die berekeningen uitvoert om de golfafstand om te zetten in een niveaumaat in de tank. De tijdspanne tussen het afvuren van de geluidsbarst en het ontvangen van de retourecho is recht evenredig met de afstand tussen de transducer en het materiaal in het schip. Het medium is normaal gesproken lucht over het oppervlak van het materiaal, maar het kan een deken van een aantal andere gassen of dampen zijn. Het instrument meet de tijd dat de uitbarstingen naar het reflecterende oppervlak reizen en terugkeren. Deze tijd zal evenredig zijn met de afstand van de transducer tot het oppervlak en kan worden gebruikt om het niveau van de vloeistof in de tank te bepalen. Dit basisprincipe ligt aan de basis van de ultrasone meettechniek en wordt geïllustreerd in de vergelijking: afstand = (geluidssnelheid x tijd)/2. Deze contactloze apparaten zijn verkrijgbaar in modellen die metingen kunnen omzetten in 4-20 mA uitgangen naar DCSs, PLC ‘ s of andere systemen op afstand.

het frequentiebereik voor ultrasone methoden ligt in het bereik van 15 … 200 kHz. De instrumenten met een lagere frequentie worden gebruikt voor moeilijkere toepassingen; zoals langere afstanden en vaste niveaumetingen en die met een hogere frequentie worden gebruikt voor kortere vloeistofniveaumetingen.

voor praktische toepassingen van ultrasone meetmethode moeten een aantal factoren in aanmerking worden genomen. Een paar belangrijke punten zijn:

• de geluidssnelheid door het medium (meestal lucht) varieert met de temperatuur van het medium. De transducer kan een temperatuursensor bevatten om veranderingen in de bedrijfstemperatuur te compenseren die de snelheid van het geluid en dus de afstandberekening die een nauwkeurige niveaumeting bepaalt, zouden veranderen. De temperatuurcompensatie is bedoeld om rekening te houden met uniforme temperatuurvarianties van het geluidsmedium. De temperatuursensor wordt in de transducer geplaatst en het signaal wordt via de bedrading van de transducer naar de transceiver gestuurd. Optioneel kan een alternatieve temperatuursensor worden gebruikt om een temperatuurinvoer te leveren, in plaats van door de integrale temperatuursensor te gebruiken. Als de temperatuur van het geluidsmedium constant moet blijven, mag in plaats van gebruik te maken van de geïntegreerde temperatuurcompensatie of de externe sensor, de gewenste temperatuur worden ingevoerd tijdens de configuratie van de zendontvanger.
• de aanwezigheid van zwaar schuim / stof op het oppervlak van het materiaal kan als geluidsabsorberend middel dienen. In sommige gevallen kan de absorptie voldoende zijn om het gebruik van de ultrasone techniek uit te sluiten. Om de prestaties te verbeteren waar schuim / stof of andere factoren de golfbeweging van en naar het vloeistofoppervlak beïnvloeden, kunnen sommige modellen een straalgeleider aan de transducer hebben bevestigd.
• Extreme turbulentie van de vloeistof kan fluctuerende metingen veroorzaken. Het gebruik van een dempingsaanpassing in het instrument of een reactievertraging kan dit probleem helpen oplossen. De transceiver biedt demping om de maximale veranderende snelheid van het weergegeven materiaalniveau en de fluctuatie van het ma-uitgangssignaal te regelen. Demping vertraagt de responssnelheid van het display, vooral wanneer vloeibare oppervlakken in beweging zijn of materiaal tijdens het vullen in het geluidspad valt.

voordelen

1. Ultrasone zenders zijn eenvoudig te installeren op lege tanks of op tanks met vloeistof.
2. het instellen is eenvoudig en apparaten met programmeermogelijkheden aan boord kunnen in minuten worden geconfigureerd.
3. omdat er geen contact is met de media en geen bewegende delen, zijn de apparaten vrijwel onderhoudsvrij. Bevochtigde materialen zijn meestal een inert Fluoropolymeer, en bestand tegen corrosie van condenserende dampen.
4. omdat het apparaat niet in contact komt, wordt de niveaumeting niet beïnvloed door veranderingen in de Vloeistofdichtheid, diëlektriciteit of viscositeit, en werkt het goed op waterige vloeistoffen en veel chemicaliën.
5. veranderingen in de procestemperatuur zullen de snelheid van de ultrasone puls door de ruimte boven de vloeistof veranderen, maar de ingebouwde temperatuurcompensatie corrigeert dit automatisch.
6. veranderingen in de Procesdruk hebben geen invloed op de meting.

beperkingen

1. Ultrasone zenders vertrouwen erop dat de puls niet wordt beïnvloed tijdens de vliegtijd. Vloeistoffen die zware dampen, stoom of damplagen vormen moeten worden vermeden (gebruik in deze gevallen een Radarzender). Omdat de puls lucht nodig heeft om door te reizen, zijn vacuümtoepassingen niet mogelijk.
2. bouwmaterialen beperken de procestemperatuur in het algemeen tot ongeveer 70 °C en de druk tot 43 psig (3 bar).
3. de toestand van het vloeistofoppervlak is ook belangrijk. Sommige turbulentie kan worden verdragen, maar schuimen zal vaak dempen de terugkeer echo.
4. obstakels in de tank, zoals leidingen, versterkende staven en roerwerken, zullen valse ECHO ’s veroorzaken, maar de meeste zenders hebben geavanceerde softwarealgoritmen om deze echo’ s te maskeren of te negeren.
5. Ultrasone transmitters kunnen worden gebruikt op silo ‘ s die droge producten bevatten, zoals pellets, korrels of poeders, maar deze zijn moeilijker in gebruik te nemen. Er moet rekening worden gehouden met factoren als de oppervlaktehoek van de rust, het afstoffen en het lange bereik. Een geleide Radarzender is beter geschikt voor droge producttoepassingen.