نکات مهم درباره سطح سنج آلتراسونیک

سطح سنج التراسونیک

ابزارهای سطح اولتراسونیک فاصله از ترانسمیتر سطح (واقع در بعضی نقاط بالا) تا سطح ماده فرآیندی را که در زیر آن با استفاده از امواج صوتی منعکس شده قرار دارد ، اندازه گیری می کنند. فراوانی این امواج فراتر از دامنه شنوایی انسان است ، به همین دلیل به آنها اولتراسونیک گفته می شود. زمان پرواز برای یک پالس صدا این فاصله را نشان می دهد و توسط ترانسمیتر به عنوان سطح فرآیند تعبیر می شود. این ترانسمیتر سطح ها ممکن است سیگنالی متناسب با پر بودن مخزن(پر شدن) یا مقدار فضای خالی باقیمانده در بالای یک مخزن (خروجی) را تولید کنند.

اندازه گیری ارتفاع سیال

Ullage حالت طبیعی برای اندازه گیری این نوع ابزار سطح است ، زیرا زمان پرواز موج یک عملکرد مستقیم از میزان فضای خالی بین سطح مایع و بالای کشتی است. ارتفاع کل مخزن همیشه مقدار پرشدگی و پرخوری خواهد بود. اگر ترانسمیتر سطح اولتراسونیک با ارتفاع کلی کشتی برنامه ریزی شده باشد ، ممکن است پر کردن را از طریق تفریق ساده محاسبه کند:

Fillage = Total height − Ullage

اگر یک موج صوتی با تغییر ناگهانی در سرعت صدای مواد مواجه شود ، مقداری از انرژی آن موج به صورت موج دیگری در جهت مخالف منعکس می شود. به عبارت دیگر ، هنگامی که با ماده ای با سرعت صوتی متفاوت روبرو می شوید ، موج “صدا” خواهد شد. این اساس تمام دستگاههای رده اولتراسونیک است. بنابراین ، برای اینکه یک ترانسمیتر ترانسمیتر سطح اولتراسونیک قابلیت اطمینان داشته باشد ، باید تفاوت در سرعت صوتی در رابط بین مایع و گاز زیاد باشد. رابط های متمایز از مایع و گاز تقریباً همیشه تفاوت های زیادی در سرعت صدای آنها نشان می دهد ، و به همین ترتیب تشخیص با استفاده از امواج فراصوتی بسیار آسان است. مایعات با لایه ای سنگین از کف شناور در بالا دشوارتر هستند ، زیرا کف نسبت به مایع متراکم تر است ، اما بطور قابل توجهی متراکم تر از گاز فوق است. اکو ضعیف در رابط فوم و گاز ایجاد می شود ، و دیگری در رابط مایع و کف ایجاد می شود ، با این فوم برای پراکندگی و از بین بردن بخش اعظم انرژی پژواک دوم استفاده می شود.

تعیین استاندارد ISA برای هر مؤلفه به ترتیب “LT” (ترانسمیتر سطح) برای ماژول الکترونیک و “LE” (عنصر سطح) برای مبدل خواهد بود. حتی اگر دستگاه را مسئول انتقال و دریافت امواج صوتی به عنوان مبدل (به معنای علمی کلمه) می نامیم ، عملکرد آن به عنوان یک ابزار پردازش ، عنصر سنجش اولیه برای سیستم اندازه گیری سطح است ، و بنابراین بیشتر است. به درستی “عنصر سطح” (LE) تعیین شده است. این عکس یک نصب معمولی برای یک عنصر سنجش سطح اولتراسونیک (LE) را نشان می دهد ، در اینجا سطح فاضلاب در یک کانال باز را حس می کند:

مجرای الکتریکی برای محافظت از کابل سیگنال از قرار گرفتن در معرض عناصر در هنگام بازگشت به محلی که در آن فرستنده سطح (LT) قرار دارد ، محافظت می کند.

اگر مبدل اولتراسونیک به اندازه کافی ناهموار باشد و رگ فرآیند به اندازه کافی عاری از لجن و سایر مواد میرایی صدا باشد که در انتهای رگ جمع می شوند ، ممکن است مبدل در انتهای رگ نصب شود ، و موج های صدا را از سطح مایع خارج می کند. خود به جای فضای بخار است. همانطور که قبلاً گفته شد ، هر تفاوت قابل توجهی در سرعت صوتی بین این دو ماده برای بازتاب موج صدا کافی است. در این صورت ، مهم نیست که موج صدای حادثه در ابتدا از چه موادی پخش شود:

Ullage = Total height − Fillage

کالیبراسیون یک ترانسمیتر سطح اولتراسونیک

همانطور که قبلاً نیز گفته شد ، کالیبراسیون یک ترانسمیتر سطح اولتراسونیک به سرعت صوت از طریق رسانه بین مبدل و رابط بستگی دارد. برای مبدل های سطح بالا ، این سرعت صدا از طریق هوا (یا بخار) بر روی مایع است ، زیرا این واسطه ای است که از طریق آن حادثه و زمان حرکت موج منعکس شده اندازه گیری می شود. برای مبدل های پایین نصب شده ، این سرعت صدا از طریق مایع است. در هر دو صورت ، برای اطمینان از صحت خوب ، باید اطمینان حاصل کنید که سرعت صدا از طریق مسیر سفر “به موقع” به طور معقول ثابت باقی می ماند (یا در غیر این صورت تغییرات سرعت صدا را از طریق آن رسانه با استفاده از دما یا اندازه گیری فشار جبران می کند. الگوریتم جبران کننده). ابزارهای ترانسمیتر سطح اولتراسونیک از این مزیت برخوردار هستند که قادر به اندازه گیری ارتفاع مواد جامد مانند پودرها و دانه های ذخیره شده در عروق ، و نه فقط مایعات هستند. باز هم ، ملاک اساسی برای تشخیص سطح مواد این است که سرعت صدا از طریق مواد بالا و پایین باید متفاوت باشد (هرچه تفاوت بیشتر باشد ، پژواک قوی تر است). یک مشکل منحصر به فرد برای اندازه گیری مواد جامد ، امکان مشخص پروفایل های مواد ناهموار است. مشکل کلاسیک هنگام اندازه گیری سطح ماده پودری یا گرانول در یک ظرف ، زاویه حلزونی است که در اثر تغذیه در رگ در یک نقطه توسط ماده ساخته می شود:

این سطح زاویه دار برای تشخیص دستگاه اولتراسونیک دشوار است زیرا به جای اینکه آنها را به شدت بازگرداند به سمت ابزار می رود ، امواج صوتی را به صورت جانبی پراکنده می کند. با این حال ، حتی اگر مسئله پراکندگی قابل توجه نیست ، هنوز مسئله تفسیر باقی مانده است: این ابزار در واقع چه اندازه گیری می کند؟ سطح شناسایی شده در نزدیکی دیواره کشتی مطمئناً کمتر از مرکز ثبت خواهد شد ، اما سطح تشخیص داده شده در میانه راه بین کشتی و مرکز کشتی ممکن است یک میانگین دقیق از آن دو ارتفاع نباشد. علاوه بر این ، اگر ارتعاشات مکانیکی باعث شود “مواد” جریان پیدا کرده و از مرکز به لبه بروند ، این زاویه ممکن است به مرور زمان کاهش یابد. به همین دلیل ، برنامه های اندازه گیری مواد جامد که از دقت بالایی برخوردار هستند ، عموماً از تکنیک های دیگری مانند اندازه گیری وزن بر پایه یا اسکن سه بعدی استفاده می کنند.