سطح سنج آلتراسونیک

اصول کار سطح سنج آلتراسونیک

یک ترنسمیتر سطح اولتراسونیک در بالای مخزن نصب میشود و یک پالس اولتراسونیک را به داخل مخزن منتقل می کند. این پالس که با سرعت صوت حرکت می کند، از سطح مایع به فرستنده بازتاب می شود. فرستنده تاخیر زمانی بین سیگنال اکو ارسالی و دریافتی را اندازه گیری می کند و ریزپردازنده روی برد فاصله تا سطح مایع را با استفاده از فرمول محاسبه می کند.

محدوده فرکانس روش های اولتراسونیک در محدوده 15…200 کیلوهرتز است. ابزارهای فرکانس پایین تر برای کاربردهای دشوارتر استفاده می شوند. مانند فواصل طولانی‌تر و اندازه‌گیری سطح جامد و آنهایی که فرکانس بالاتری دارند برای اندازه‌گیری کوتاه‌تر سطح مایع استفاده می‌شوند.

ترنسمیتر سطح اولتراسونیک، محاسباتی را برای تبدیل فاصله حرکت موج به اندازه گیری سطح در مخزن انجام می دهد. فاصله زمانی بین ارسال سیگنال صوتی و دریافت سیگنال برگشتی به طور مستقیم با فاصله بین مبدل و مواد موجود در ظرف متناسب است. این محیط معمولاً هوا روی سطح ماده است، اما می تواند پوششی از گازها یا بخارهای دیگر باشد. این ابزار زمان حرکت سیگنال به سطح بازتابنده و بازگشت را اندازه گیری می کند. این زمان متناسب با فاصله مبدل تا سطح خواهد بود و می توان از آن برای تعیین سطح سیال در مخزن استفاده کرد. این اصل اساسی در قلب فناوری اندازه گیری اولتراسونیک قرار دارد و در معادله نشان داده شده است: فاصله = (سرعت صدا x زمان)/2. این دستگاه‌های غیرتماسی در مدل‌هایی موجود هستند که می‌توانند قرائت‌ها را به خروجی‌های 4 تا 20 میلی آمپر به DCS، PLC یا سایر سیستم‌های راه دور تبدیل کنند.

سرعت صوت از طریق محیط (معمولاً هوا) با دمای محیط متفاوت است. مبدل ممکن است حاوی یک سنسور دما برای جبران تغییرات در دمای عملیاتی باشد که سرعت صوت و در نتیجه محاسبه فاصله را که اندازه‌گیری دقیق سطح را تعیین می‌کند، تغییر می‌دهد. جبران دما برای در نظر گرفتن تغییرات دمایی یکنواخت محیط صوتی ارائه شده است. سنسور دما در داخل مبدل قرار می گیرد و سیگنال از طریق سیم کشی مبدل به فرستنده و گیرنده ارسال می شود. به صورت اختیاری، به جای استفاده از سنسور دمای یکپارچه، می توان از یک سنسور دمای جایگزین برای ارائه ورودی دما استفاده کرد. اگر قرار است دمای محیط صوتی ثابت بماند، به جای استفاده از جبران دمای یکپارچه یا سنسور از راه دور، دمای مورد نظر ممکن است در طول پیکربندی فرستنده گیرنده وارد شود.

وجود فوم/گرد و غبار سنگین روی سطح ماده می تواند به عنوان جاذب صدا عمل کند. در برخی موارد، جذب ممکن است برای جلوگیری از استفاده از روش اولتراسونیک کافی باشد. برای افزایش عملکرد در جایی که فوم/غبار یا عوامل دیگر بر حرکت موج به و از سطح مایع تأثیر می‌گذارند، برخی از مدل‌ها می‌توانند یک راهنمای پرتو متصل به مبدل داشته باشند.

تلاطم شدید مایع می تواند باعث نوسان خواندن شود. استفاده از تنظیم میرایی در دستگاه یا تاخیر در پاسخ ممکن است به غلبه بر این مشکل کمک کند. فرستنده و گیرنده میرایی را برای کنترل حداکثر نرخ تغییر سطح مواد نمایش داده شده و نوسان سیگنال خروجی میلی آمپر فراهم می کند. میرایی سرعت پاسخ نمایشگر را کاهش می دهد، به خصوص زمانی که سطوح مایع در حال هم زدن هستند یا مواد در طول پر شدن در مسیر صدا قرار می گیرند.

• سنسور را در وسط مخزن نصب نکنید (3). توصیه می کنیم فاصله بین آنها را رعایت کنید

سنسور و دیواره مخزن (1) به اندازه 1/6 قطر مخزن.

• برای محافظت از دستگاه در برابر آفتاب یا باران مستقیم از یک پوشش محافظ استفاده کنید (2).
• مطمئن شوید که تجهیزات (5) مانند لول سوئیچ ها، سنسورهای دما و غیره قرار نگرفته باشند

در زاویه تابش a. به ویژه تجهیزات متقارن (6) مانند کویل های گرمایشی، بافل ها

و غیره می توانند بر اندازه گیری تأثیر بگذارند.

• سنسور را طوری تراز کنید که روی سطح محصول عمودی باشد (7).
• هرگز دو دستگاه اندازه گیری اولتراسونیک را در یک مخزن نصب نکنید، زیرا ممکن است این دو سیگنال بر یکدیگر تأثیر بگذارند.
• برای تخمین محدوده تشخیص، از زاویه تابش 3 دسی بل استفاده کنید.

مزایای سطح سنج اوتراسونیک

۱.نصب ترنسمیترهای اولتراسونیک بر روی مخازن خالی یا مخازن حاوی مایع آسان است.

۲.تنظیمات آسان از طریق نرم افزاری یا کی پد دستگاه

۳.از آنجایی که هیچ تماسی با سیالات و قطعات متحرک وجود ندارد، دستگاه ها عملاً بدون تعمیر و نگهداری هستند. مواد خیس شده معمولاً یک فلوئوروپلیمر بی اثر هستند و در برابر خوردگی ناشی از بخارات متراکم مقاوم هستند.

۴.از آنجایی که دستگاه غیر تماسی است، اندازه گیری سطح تحت تأثیر تغییرات در چگالی مایع، دی الکتریک یا ویسکوزیته قرار نمی گیرد و روی مایعات آبی و بسیاری از مواد شیمیایی عملکرد خوبی دارد.

۵.تغییرات در دمای فرآیند، سرعت پالس اولتراسونیک را در فضای بالای مایع تغییر می‌دهد، اما جبران دمای داخلی به طور خودکار این مورد را اصلاح می‌کند.

۶.تغییرات در فشار فرآیند بر اندازه گیری تأثیر نمی گذارد.