Transmissor de Nível Ultra-sônico Princípio de funcionamento

Um transmissor de nível ultra-sônico é montado na parte superior do tanque, e transmite um impulso ultra-sónico para baixo, para o tanque. Este pulso, viajando na velocidade do som, é refletido de volta para o transmissor a partir da superfície do líquido. O transmissor mede o atraso de tempo entre o sinal de eco transmitido e recebido e o microprocessador a bordo calcula a distância até a superfície do líquido usando a fórmula.

distância = (velocidade do som no ar x atraso de tempo) / 2

uma vez que o transmissor é programado com a referência inferior da aplicação – geralmente a parte inferior do tanque – o nível do líquido é calculado pelo microprocessador.A equação básica para calcular o nível do tanque é

nível = Altura – Distância Do Tanque

conceito básico e elementos da medição de nível ultra-sônico

distância mínima de medição (Xm): (também conhecido como” banda morta”) é uma característica comum a todos os medidores de nível ultra-sônicos. Este é um curto alcance na frente do sensor dentro do qual o dispositivo ultrassônico não pode medir.

distância máxima de medição (XM): a faixa mais longa sob condição ideal dentro da qual o dispositivo pode medir. Nenhuma medição é possível além dessa distância.

Transmissor de nível ultra-sônico, que realiza cálculos para converter a distância de viagem de onda em uma medida de nível no tanque. O lapso de tempo entre disparar a explosão sonora e receber o eco de retorno é diretamente proporcional à distância entre o transdutor e o material no vaso. O meio é normalmente ar sobre a superfície do material, mas pode ser um cobertor de alguns outros gases ou vapores. O instrumento mede o tempo para as rajadas viajarem até a superfície refletora e retornarem. Este tempo será proporcional à distância do transdutor à superfície e pode ser usado para determinar o nível de fluido no tanque. Este princípio básico está no coração da tecnologia de medição ultrassônica e é ilustrado na equação: Distância = (Velocidade Do Som X Tempo)/2. Esses dispositivos sem contato estão disponíveis em modelos que podem converter leituras em saídas de 4-20 mA para DCSs, PLCs ou outros sistemas remotos.

a faixa de frequência para métodos ultrassônicos está na faixa de 15 … 200 kHz. Os instrumentos de frequência mais baixa são usados para aplicações mais difíceis; tais como distâncias mais longas e medições de nível sólido e aqueles com frequência mais alta são usados para medições de nível de líquido mais curtas.

para aplicações práticas do método de medição ultrassônica, vários fatores devem ser considerados. Alguns pontos-chave são:

• a velocidade do som através do meio (geralmente ar) varia com a temperatura do meio. O transdutor pode conter um sensor de temperatura para compensar as mudanças na temperatura de operação que alterariam a velocidade do som e, portanto, o cálculo da distância que determina uma medição precisa do nível. A compensação de temperatura é fornecida para explicar as variações de temperatura uniformes do meio sonoro. O sensor de temperatura é colocado dentro do transdutor e o sinal é enviado ao transceptor através da fiação do transdutor. Opcionalmente, um sensor de temperatura alternativo pode ser usado para fornecer uma entrada de temperatura, em vez de usar o sensor de temperatura integral. Se a temperatura do meio sonoro permanecer constante, em vez de usar a compensação de temperatura integral ou o sensor remoto, a temperatura desejada pode ser inserida durante a configuração do transceptor.
• a presença de espuma/poeira pesada na superfície do material pode atuar como um absorvente de som. Em alguns casos, a absorção pode ser suficiente para impedir o uso da técnica ultrassônica. Para aumentar o desempenho onde a espuma / poeira ou outros fatores afetam o curso da onda de e para a superfície líquida, alguns modelos podem ter um guia de feixe anexado ao transdutor.
• a turbulência extrema do líquido pode causar leituras flutuantes. O uso de um ajuste de amortecimento no instrumento ou um atraso de resposta pode ajudar a superar esse problema. O transceptor fornece amortecimento para controlar a taxa máxima de mudança do nível de material exibido e flutuação do sinal de saída mA. O amortecimento diminui a taxa de resposta do visor, especialmente quando as superfícies líquidas estão em agitação ou o material cai no caminho do som durante o enchimento.

vantagens

1. os transmissores ultrassônicos são fáceis de instalar em tanques vazios ou em tanques contendo líquido.
2. a configuração é simples e os dispositivos com capacidade de programação integrada podem ser configurados em minutos.
3. como não há contato com a mídia e sem peças móveis, os dispositivos são praticamente livres de manutenção. Os materiais molhados são geralmente um fluoropolímero inerte e resistentes à corrosão dos vapores de condensação.
4. como o dispositivo não está em contato, a medição de nível não é afetada por mudanças na densidade do líquido, dielétrico ou viscosidade e tem um bom desempenho em líquidos aquosos e muitos produtos químicos.
5. mudanças na temperatura do processo mudarão a velocidade do pulso ultrassônico através do espaço acima do líquido, mas a compensação de temperatura interna corrige automaticamente isso.
6. mudanças na pressão do processo não afetam a medição.

limitações

1. os transmissores ultrassônicos confiam no pulso que está sendo afetado durante seu tempo de voo. Líquidos que formam vapores pesados, vapor ou camadas de vapor devem ser evitados (use um transmissor de Radar nesses casos). Como o pulso precisa de ar para viajar, as aplicações de vácuo não são possíveis.
2. os materiais de construção geralmente limitam a temperatura do processo a cerca de 158 °F (70 °C) e a pressão a 43 psig (3 bar).
3. a condição da superfície do líquido também é importante. Alguma turbulência pode ser tolerada, mas a formação de espuma geralmente amortece o eco de retorno.Obstruções no tanque, como tubos, barras de fortalecimento e agitadores, causarão falsos ecos, mas a maioria dos transmissores possui algoritmos de software sofisticados para permitir mascarar ou ignorar esses ecos.
4. os transmissores ultrassônicos podem ser usados em silos contendo produtos secos, como pellets, grãos ou pós, mas são mais difíceis de comissionar. Fatores como Ângulo de superfície de repouso, varredura e longas distâncias devem ser levados em consideração. Um transmissor de Radar De Onda Guiada é mais adequado para aplicações de produtos secos.