I. Zasada pomiaru
Przetwornik ultradźwiękowy wykonany jest z piezoelektryczny materiał ceramiczny. Pomiar jest osiągany poprzez proces konwersji energia elektryczna w energię mechaniczną, a następnie z powrotem w energię elektryczną, w oparciu o czas potrzebny na taką konwersję.
Innymi słowy, zasada pracy przetwornika ultradźwiękowego jest emituj fale ultradźwiękowe i odbieraj odbite echa. Przez dokładne zmierzenie różnicy czasu t pomiędzy ultradźwiękową transmisją fal i odbieraniem echa, a połączeniem tego z kompensacja prędkości akustycznej (C) w oparciu o temperaturę otoczenia odległość pomiarową oblicza się za pomocą następującego wzoru:
D = C × t / 2
II. Problemy związane z praktycznymi zastosowaniami
| Problem | Fenomen i przyczyna | Rozwiązania |
| Środowisko parowe | Fenomen: Poziom cieczy często nie jest wykrywany. Przyczyna: W środowisku parowym, akustyczna impedancja medium jest wysoka, a odbicie i załamanie występują, co powoduje nadmierne tłumienie fal ultradźwiękowych. | ● Użyj nieinwazyjny (montowany zewnętrznie) czujnik poziomu ultradźwiękowego do pomiaru od dołu i uniknąć podłoża parowego. ● Zastąpić czujnik antykondensacji dalekiego zasięgu, zwiększenie mocy transmisji, aby można było wykryć echo. ● Użyj nadajnik poziomu podwodnego Do pomiaru poziomu cieczy. |
| Dusty Environment (Typowo Solid Materials) | Fenomen: Poziom nie może być wykryty. Przyczyna: Pył absorbuje fale ultradźwiękowe, a z czasem kurz gromadzi się na powierzchni czujnika. | ● Zastąpić Czujnik dalekiego zasięgu i prowadzić regularną konserwację. ● Zainstaluj system oczyszczania powietrza do tworzenia przestrzeni wolnej od pyłu. ● Użyj miernik poziomu radaru, który jest prawie nienaruszony przez pył i zawieszonych cząstek. |
| Pianka na powierzchni ciekłej | Fenomen: Poziom zmierzony odpowiada powierzchni pianki, a nie rzeczywistemu poziomowi cieczy lub poziom ten nie może zostać wykryty. Przyczyna: Pianka składa się z licznych pęcherzyków o różnych rozmiarach. Gdy fale ultradźwiękowe wchodzą w warstwę piankową, w gazowych interfejsach występują ciągłe odbicia dyfuzyjne i załamania. | ● Użyj nieinwazyjny czujnik poziomu ultradźwiękowego do pomiaru od dołu i uniknąć wpływu piany. ● Użyj poziomomierz pojemnościowy, który bezpośrednio mierzy kondensację wytwarzaną przez ciecz i nie ma wpływu na pianę. ● Użyj nadajnik poziomu podwodnego Do pomiaru poziomu cieczy. |
| Zaburzenia pobudzenia | Fenomen: Nieprawidłowe wartości pomiarowe lub niemożność wykrycia poziomu. Przyczyna: Gwałtowne wahania powierzchni cieczowej i nachylenie powierzchni zmieniają ścieżkę echa, zwiększając długość ścieżki i zmniejszając wytrzymałość sygnału. | ● Użyj poziomomierz pojemnościowy, na które nie mają wpływu fluktuacje lub nachylenie powierzchni ciekłej. ● Użyj nadajnik poziomu podwodnego Do pomiaru poziomu cieczy. |
| Proba Kontakt z metalem | Fenomen: Nieprawidłowe wartości pomiarowe. Przyczyna: Fale ultradźwiękowe emitowane przez sondę ulegają silnemu odbiciu podczas kontaktu z metalem, a wibracje metalowe nadal zakłócają pomiar. | ● Nie należy montować czujnika bezpośrednio na metalu; adapter lub wspornik z tworzywa sztucznego. ● Jeśli instalacja na metalu jest nieunikniona, dodaj uszczelki izolacyjne gumowe. Jeśli jedna uszczelka jest niewystarczająca, należy użyć wielu uszczelek. |
III. Koncepcja kąta wiązki
W Kąt wiązki fal ultradźwiękowych odnosi się do w tym kąt obszaru stożkowego w których energia ultradźwiękowa jest skoncentrowana głównie podczas rozmnażania.
To jest parametr podstawowy o przyrządach ultradźwiękowych i punktowych (jednostka: ° °), określających obszar pokrycia ultradźwiękowego. Jest to również kluczowe odniesienie do unikania metalowych konstrukcji i agitatorów podczas instalacji.
Zależność między kątem wiązki a częstotliwością:
Dla sond tej samej wielkości, wyższa częstotliwość powoduje mniejszy kąt wiązki.
IV. Zakres pomiarowy i strefa ślepa
Zakres pomiarowy
Zakres pomiaru odnosi się do maksymalna odległość, którą sonda może skutecznie zmierzyć. Przekroczenie zakresu pomiarowego może prowadzić do braku pomiaru lub niedokładnego pomiaru.
W praktyce zalecany jest na ogół rzeczywisty wymagany zakres pomiarowy. 10% -20% więcej niż zakres nominalny określony w arkuszu danych.
Zakres pomiarowy jest związany z moc przesyłowa i czułość odbioru. Im większa moc transmisji i im lepsza czułość odbioru, tym dłuższy zakres pomiaru. Ogólnie sondy o niskiej częstotliwości mogą osiągnąć wyższą moc przesyłowąDlatego sondy o większych zakresach pomiarowych działają zazwyczaj na niższych częstotliwościach.
Martwa strefa
Strefa niewidoma odnosi się do odległości bezpośrednio poniżej sondy, gdzie dokładne pomiary nie są możliwe. Odchylenia pomiarowe krótsze od strefy niewidomej spowodują niedokładne lub nieprawidłowe pomiary.
W praktycznych zastosowaniach zaleca się, aby rzeczywista wymagana strefa niewidoma była 10-20% mniejsze niż strefa niewidoma określona w arkuszu danych.
Istotą strefy niewidomej jest drgania resztkowe ceramiki piezoelektrycznej. Jeśli zmierzony obiekt jest zbyt blisko sondy, czujnik nie może odróżnić fal transmitowanych od echa powracającego, powodując awarię pomiaru.
Ogólnie sondy o wysokiej częstotliwości mają mniejszą moc przesyłową i mniejsze wibracje resztkowe, co prowadzi do mniejszej strefy niewidomej. To wyjaśnia dlaczego Zakres pomiaru ultradźwiękowych czujników i strefy ślepej są zawsze proporcjonalne.
V. Częstotliwość ultradźwiękowa
Częstotliwość ultradźwiękowa czujnika poziomu lub poziomu punktu odnosi się do drgań mechanicznych częstotliwość fal ultradźwiękowych emitowanych przez sondę, mierzona w kilohercach (kHz).
Większość sond ultradźwiękowych KACISE działa w zakresie 30- 200 kHz, co obejmuje pomiary w zakresie od 15 m do 1 m, w strefach niewidomych w zakresie od 0,6 m do 0,1 m.
Związek pomiędzy częstotliwością ultradźwiękową a dokładnością
Wyższe fale ultradźwiękowe częstotliwości mają krótsze długości fal, co umożliwia lepsze wykrywanie małych zmian na powierzchni odbijającej, co powoduje większą rozdzielczość i absolutną dokładność.
Fale ultradźwiękowe o niższej częstotliwości mają dłuższe długości fal, niższą rozdzielczość i stosunkowo mniejszą dokładność bezwzględną.
Dokładność bezwzględna & nbsp; odnosi się do różnicy bezwzględnej pomiędzy wartością rzeczywistą a wartością zmierzoną. W arkuszach danych dokładność jest zazwyczaj wyrażona jako procent pełnej skali (FS).
