I. Ölçüm İlkesi
Bir ultrasonik dönüştürücü şunlardan oluşur: piezoelektrik seramik malzeme. Ölçüm, dönüştürme süreci yoluyla gerçekleştirilir elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmek ve ardından tekrar elektrik enerjisine dönüştürmek, bu dönüştürme işlemi için gereken süreye göre.
Başka bir deyişle, ultrasonik dönüştürücünün çalışma prensibi şudur: ultrasonik dalgalar yayar ve yansıyan yankıları alır. Zaman farkını doğru bir şekilde ölçerek t ultrasonik dalga iletimi ile yankı alımı arasındaki ilişki ve bunu ses hızı telafisi (C) ortam sıcaklığına göre, ölçüm mesafesi aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
D = C × t / 2
II. Pratik Uygulamalarda Karşılaşılan Sorunlar
| Sorun | Olay ve Nedeni | Çözümler |
| Steam Ortamı | Olay: Sıvı seviyesi genellikle algılanmamaktadır. Nedeni: Buharlı ortamlarda, ortamın akustik empedansı yüksektir ve kırılma ile yansıma meydana gelir; bu da ultrasonik dalgaların aşırı derecede zayıflamasına yol açar. | ●Şunu kullanın: non-invaziv (harici montajlı) ultrasonik seviye sensörü alttan ölçmek ve buhar ortamından kaçınmak için. ●Şununla değiştirin: uzun menzilli yoğuşma önleyici sensör, yankının algılanabilmesi için iletim gücünü artırarak. ●Şunu kullanın: dalgıç seviye vericisi (basınç temelli) sıvı seviyesini ölçmek için. |
| Tozlu Ortam (Genellikle Katı Maddeler) | Olay: Seviye tespit edilemiyor. Nedeni: Toz, ultrasonik dalgaları emer ve zamanla sensörün yüzeyinde birikir. | ● Şununla değiştirin: uzun menzilli sensör ve düzenli bakım yapın. ●Bir hava tahliye sistemi tozsuz bir ortam oluşturmak için. ●Şunu kullanın: radar seviyesi sayacı, toz ve havada asılı parçacıklardan neredeyse hiç etkilenmeyen. |
| Sıvı Yüzeyindeki Köpük | Olay: Ölçülen seviye, gerçek sıvı seviyesine değil köpük yüzeyine karşılık gelir; aksi takdirde seviye tespit edilemez. Nedeni: Köpük, çeşitli boyutlarda çok sayıda kabarcıktan oluşur. Ultrasonik dalgalar köpük tabakasına girdiğinde, gaz-sıvı arayüzlerinde sürekli dağınık yansıma ve kırılma meydana gelir. | ●Şunu kullanın: non-invaziv ultrasonik seviye sensörü alt kısımdan ölçüm yapmak ve köpüğün etkisini önlemek için. ●Şunu kullanın: kapasitif seviye transmiteri, sıvının oluşturduğu kapasitansı doğrudan ölçen ve köpükten etkilenmeyen bir yöntemdir. ●Şunu kullanın: dalgıç seviye vericisi (basınç temelli) sıvı seviyesini ölçmek için. |
| Hareketli Koşullar | Olay: Yanlış ölçüm değerleri veya seviyenin algılanamaması. Nedeni: Sıvı yüzeyindeki şiddetli dalgalanmalar ve yüzey eğimi, yankı yolunu değiştirerek yol uzunluğunu artırır ve sinyal gücünü azaltır. | ●Şunu kullanın: kapasitif seviye transmiteri, sıvı yüzeyindeki dalgalanmalardan veya eğimden etkilenmeyen. ●Şunu kullanın: dalgıç seviye vericisi (basınç temelli) sıvı seviyesini ölçmek için. |
| Metal ile Prob Temas | Olay: Yanlış ölçüm değerleri. Nedeni: Prob tarafından yayılan ultrasonik dalgalar, metalle temas ettiğinde güçlü bir şekilde yansır ve metalin titreşimi ölçümü etkilemeye devam eder. | ● Sensörü doğrudan metal üzerine monte etmeyin; bir plastik adaptör veya braket. ●Metal üzerine montaj kaçınılmazsa, şunu ekleyin: lastik izolasyon contaları. Tek bir conta yetersiz kalırsa, birden fazla conta kullanılmalıdır. |
III. Işın Açısı Kavramı
The The The The The The The The ışın açısı ultrasonik dalgaların... anlamına gelir konik bölgenin iç açısı yayılma sırasında ultrasonik enerjinin esas olarak yoğunlaştığı yer.
Bu bir temel parametre ultrasonik seviye ve nokta seviye ölçüm cihazlarının (birim: derece °) ultrasonik kapsama alanını belirlemesi. Ayrıca, kurulum sırasında metal yapıların ve karıştırıcıların önlenmesinde önemli bir referans noktasıdır.
Işın açısı ile frekans arasındaki ilişki:
Aynı boyuttaki problar için, daha yüksek frekans, daha dar bir ışın açısı ile sonuçlanır.
IV. Ölçüm Aralığı ve Kör Bölge
Ölçüm Aralığı
Ölçüm aralığı, şunu ifade eder: probun etkili bir şekilde ölçüm yapabileceği maksimum mesafe. Ölçüm aralığının aşılması, ölçümün yapılamamasına veya hatalı ölçüm sonuçlarına yol açabilir.
Pratik uygulamalarda, genellikle gerekli olan gerçek ölçüm aralığının 10%–20%, teknik özellik belgesinde belirtilen nominal aralığın üzerindedir.
Ölçüm aralığı şunlarla ilgilidir: verme gücü ve alım hassasiyeti. İletim gücü ne kadar yüksek ve alım hassasiyeti ne kadar iyi olursa, ölçüm aralığı da o kadar uzun olur. Genel olarak, düşük frekanslı problar daha yüksek iletim gücü sağlayabilir, bu nedenle daha geniş ölçüm aralığına sahip problar genellikle daha düşük frekanslarda çalışır.
Kör Nokta
Kör bölge, probun hemen altında bulunan ve burada doğru ölçüm yapılmasının mümkün olmadığı mesafeyi ifade eder. Kör bölgeden daha kısa mesafelerin ölçülmesi, ölçümün hatalı olmasına veya başarısız sonuçlanmasına neden olur.
Pratik uygulamalarda, gerçekte gerekli olan kör bölgenin genellikle şu şekilde olması tavsiye edilir: 10%–20%, teknik özellik belgesinde belirtilen kör bölgeden daha küçüktür.
Kör bölgenin özü şudur: piezoelektrik seramiğin kalıntı titreşimi. Ölçülen nesne proba çok yakınsa, sensör gönderilen dalgalar ile geri dönen yankıları birbirinden ayırt edemez ve bu da ölçümün başarısız olmasına neden olur.
Genel olarak, Yüksek frekanslı problar, daha düşük iletim gücüne ve daha az kalıntı titreşime sahiptir, bu da kör alanın daha küçük olmasına yol açar. Bu, neden Ultrasonik sensörün ölçüm aralığı ve kör bölgesi her zaman orantılıdır.
V. Ultrasonik Frekans
Bir seviye veya nokta seviye sensörünün ultrasonik frekansı, mekanik titreşimi ifade eder Prob tarafından yayılan ultrasonik dalgaların frekansı; birim olarak kilohertz (kHz) kullanılır.
Çoğu KACISE ultrasonik prob, 30–200 kHz aralığında çalışır; 15 m ile 1 m arasındaki ölçüm aralıklarını kapsar ve kör bölgeleri 0,6 m ile 0,1 m arasında değişir.
Ultrasonik Frekans ile Doğruluk Arasındaki İlişki
Daha yüksek frekanslı ultrasonik dalgalar daha kısa dalga boylarına sahiptir; bu da yansıtıcı yüzeydeki küçük değişikliklerin daha iyi tespit edilmesini sağlayarak daha yüksek çözünürlük ve mutlak doğruluk sağlar.
Düşük frekanslı ultrasonik dalgalar, daha uzun dalga boylarına, daha düşük çözünürlüğe ve nispeten daha düşük mutlak doğruluğa sahiptir.
Mutlak doğruluk, gerçek değer ile ölçülen değer arasındaki mutlak farkı ifade eder. Teknik özellik belgelerinde doğruluk genellikle tam ölçeğin (FS) yüzdesi olarak ifade edilir..
