principiul de lucru al transmițătorului de nivel Ultrasonic

un emițător de nivel ultrasonic este montat pe partea superioară a rezervorului și transmite un impuls ultrasonic în jos în rezervor. Acest impuls, care se deplasează cu viteza sunetului, este reflectat înapoi la emițător de pe suprafața lichidului. Transmițătorul măsoară întârzierea dintre semnalul ecou transmis și recepționat, iar microprocesorul de la bord calculează distanța până la suprafața lichidului folosind formula.

Distance = ( viteza sunetului în aer x time delay) / 2

odată ce transmițătorul este programat cu referința inferioară a aplicației – de obicei partea inferioară a rezervorului – nivelul lichidului este calculat de microprocesor.Ecuația de bază pentru calcularea nivelului rezervorului este

nivel = înălțimea rezervorului-distanță

conceptul de bază și elemente de măsurare a nivelului cu ultrasunete

distanța minimă de măsurare (Xm): (cunoscut și sub numele de „bandă Moartă”) este o caracteristică comună tuturor contoarelor de nivel ultrasonic. Acesta este un interval scurt în fața senzorului în care dispozitivul cu ultrasunete nu poate măsura.

distanța maximă de măsurare (XM): cel mai lung interval în condiții ideale în care dispozitivul poate măsura. Nu este posibilă măsurarea dincolo de această distanță.

transmițător de nivel Ultrasonic, care efectuează calcule pentru a converti distanța de deplasare a undelor într-o măsură a nivelului din rezervor. Intervalul de timp dintre declanșarea exploziei sonore și primirea ecoului de întoarcere este direct proporțional cu distanța dintre traductor și materialul din vas. Mediul este în mod normal aer peste suprafața materialului, dar ar putea fi o pătură de alte gaze sau vapori. Instrumentul măsoară timpul pentru ca exploziile să se deplaseze până la suprafața reflectorizantă și să se întoarcă. Acest timp va fi proporțional cu Distanța de la traductor la suprafață și poate fi utilizat pentru a determina nivelul fluidului din rezervor. Acest principiu de bază se află în centrul tehnologiei de măsurare cu ultrasunete și este ilustrat în ecuația: distanța = (viteza sunetului X Timp)/2. Aceste dispozitive fără contact sunt disponibile în modele care pot converti citirile în ieșiri de 4-20 mA la DCSs, PLC-uri sau alte sisteme la distanță.

intervalul de frecvență pentru metodele cu ultrasunete este în intervalul de 15…200 kHz. Instrumentele cu frecvență mai mică sunt utilizate pentru aplicații mai dificile; cum ar fi distanțele mai mari și măsurătorile nivelului solid, iar cele cu frecvență mai mare sunt utilizate pentru măsurători mai scurte ale nivelului lichidului.

pentru aplicații practice ale metodei de măsurare cu ultrasunete, trebuie luați în considerare o serie de factori. Câteva puncte cheie sunt:

• viteza sunetului prin mediu (de obicei aer) variază în funcție de temperatura mediului. Traductorul poate conține un senzor de temperatură pentru a compensa modificările temperaturii de funcționare care ar modifica viteza sunetului și, prin urmare, calculul distanței care determină o măsurare precisă a nivelului. Compensarea temperaturii este prevăzută pentru a ține cont de variațiile uniforme de temperatură ale mediului sonor. Senzorul de temperatură este plasat în interiorul traductorului și semnalul este trimis către transceiver prin cablajul traductorului. Opțional, un senzor de temperatură alternativ poate fi utilizat pentru a furniza o intrare de temperatură, mai degrabă decât prin utilizarea senzorului de temperatură integral. Dacă temperatura mediului sonor trebuie să rămână constantă, în loc să se utilizeze fie compensarea integrală a temperaturii, fie senzorul de la distanță, temperatura dorită poate fi introdusă în timpul configurației transceiverului.
• prezența spumei grele/a prafului pe suprafața materialului poate acționa ca un absorbant sonor. În unele cazuri, absorbția poate fi suficientă pentru a împiedica utilizarea tehnicii cu ultrasunete. Pentru a îmbunătăți performanța în cazul în care spuma/praful sau alți factori afectează deplasarea undelor către și de la suprafața lichidului, unele modele pot avea un ghidaj de fascicul atașat la traductor.
• turbulența extremă a lichidului poate provoca citiri fluctuante. Utilizarea unei ajustări de amortizare a instrumentului sau o întârziere a răspunsului poate ajuta la depășirea acestei probleme. Transmițătorul oferă amortizare pentru a controla rata maximă de schimbare a nivelului materialului afișat și fluctuația semnalului de ieșire mA. Amortizarea încetinește viteza de răspuns a afișajului, în special atunci când suprafețele lichide sunt agitate sau materialul cade în calea sunetului în timpul umplerii.

avantaje

1. emițătoare cu ultrasunete sunt ușor de instalat pe rezervoare goale sau pe rezervoare care conțin lichid.
2. configurarea este simplă și acele dispozitive cu capacitate de programare la bord pot fi configurate în câteva minute.
3. deoarece nu există nici un contact cu mass-media și nici piese în mișcare, dispozitivele sunt practic fără întreținere. Materialele umede sunt de obicei un fluoropolimer inert și rezistente la coroziunea cauzată de vaporii de condensare.
4. deoarece dispozitivul nu este în contact, măsurarea nivelului nu este afectată de modificările densității lichidului, dielectricului sau vâscozității și funcționează bine pe lichide apoase și multe substanțe chimice.
5. modificările temperaturii procesului vor schimba viteza impulsului ultrasonic prin spațiul de deasupra lichidului, dar compensarea temperaturii încorporate corectează automat acest lucru.
6. modificările presiunii de proces nu afectează măsurarea.

limitări

1. emițătoarele ultrasonice se bazează pe faptul că pulsul nu este afectat în timpul zborului. Lichidele care formează vapori grei, abur sau straturi de vapori trebuie evitate (utilizați un emițător Radar în aceste cazuri). Deoarece pulsul are nevoie de aer pentru a călători, aplicațiile de vid nu sunt posibile.
2. materialele de construcție limitează, în general, temperatura de proces la aproximativ 158 CTF (70 CTF) și presiunea la 43 psig (3 bar).
3. starea suprafeței lichidului este, de asemenea, importantă. Unele turbulențe pot fi tolerate, dar spumarea va umezi adesea ecoul de întoarcere.
4. obstrucțiile din rezervor, cum ar fi conductele, barele de întărire și agitatoarele, vor provoca ecouri false, dar majoritatea emițătoarelor au algoritmi software sofisticați pentru a permite mascarea sau ignorarea acestor ecouri.
5. emițătoare cu ultrasunete pot fi utilizate pe silozuri care conțin produse uscate, cum ar fi pelete, cereale sau pulberi, dar acestea sunt mai dificil de comision. Trebuie luați în considerare factori precum unghiul de repaus al suprafeței, praful și intervalele lungi. Un emițător radar cu unde ghidate este mai potrivit pentru aplicațiile uscate ale produsului.