مرجع رسمی مقالات لول ترانسمیتر

یک لول ترانسمیتر اولتراسونیک در بالای مخزن نصب شده است 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 تأخیر زمانی بین سیگنال اکو ارسال شده و دریافتی را اندازه گیری می کند و ریزپردازنده روی برد فاصله تا سطح مایع را با استفاده از فرمول محاسبه می کند.

فاصله = (سرعت صدا در هوا x تأخیر زمانی) / 2

هنگامی که فرستنده با مرجع پایین برنامه - معمولاً پایین مخزن - برنامه ریزی می شود، سطح مایع توسط ریزپردازنده محاسبه می شود. معادله اصلی برای محاسبه سطح مخزن است.

سطح = ارتفاع مخزن - فاصله

اندازه گیری سطح اولتراسونیک

اندازه گیری سطح اولتراسونیک

مفهوم اساسی و عناصر اندازه گیری سطح اولتراسونیک

حداقل فاصله اندازه گیری (Xm): (همچنین به عنوان "باند مرده" شناخته می شود) یک ویژگی مشترک برای تمام مترهای سطح اولتراسونیک است. این فاصله کوتاهی در مقابل حسگر است که دستگاه اولتراسونیک نمی تواند در آن اندازه گیری کند.

حداکثر فاصله اندازه گیری (XM): طولانی ترین محدوده در شرایط ایده آل که دستگاه می تواند در آن اندازه گیری کند. هیچ اندازه گیری فراتر از این فاصله امکان پذیر نیست.

فرستنده سطح اولتراسونیک، که محاسباتی را برای تبدیل فاصله حرکت موج به اندازه گیری سطح در مخزن انجام می دهد. فاصله زمانی بین شلیک انفجار صدا و دریافت پژواک 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 انفجارها به سطح بازتابنده و بازگشت را اندازه می‌گیرد. 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.

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.

برای کاربردهای عملی روش اندازه گیری اولتراسونیک، تعدادی فاکتور باید در نظر گرفته شود. چند نکته کلیدی عبارتند از:

سرعت صوت از طریق محیط (معمولاً هوا) با دمای محیط تغییر می کند. 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 ترانسدیوسر 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،

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/گرد و 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 واکنش 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.

مزایای

نصب فرستنده های اولتراسونیک بر روی مخازن خالی یا مخازن حاوی مایع آسان است.

راه اندازی ساده است و دستگاه هایی با قابلیت برنامه نویسی روی برد را می توان در عرض چند دقیقه پیکربندی کرد.

از آنجایی که هیچ تماسی با رسانه و هیچ قطعه متحرکی 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.

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

تغییرات در دمای فرآیند باعث تغییر سرعت پالس اولتراسونیک در فضای بالای مایع می شود، اما جبران دمای داخلی به طور خودکار این مورد را اصلاح می کند.

تغییرات در فشار فرآیند بر اندازه گیری تأثیر نمی گذارد.

محدودیت ها

فرستنده‌های اولتراسونیک بر این تکیه می‌کنند که پالس در طول زمان پرواز خود تحت تأثیر قرار نگیرد. از مایعاتی که بخارات سنگین، بخار یا لایه های بخار تشکیل می دهند باید اجتناب شود (در این موارد از فرستنده رادار استفاده کنید). از آنجایی که پالس برای عبور از آن به هوا نیاز دارد، کاربرد خلاء امکان پذیر نیست.

مصالح ساختمانی معمولاً دمای فرآیند را به حدود 158 درجه فارنهایت (70 درجه سانتیگراد) و فشار را به 43 psig (3 بار) محدود می کنند.

وضعیت سطح مایع نیز مهم است. برخی تلاطم ها را می توان تحمل کرد، اما کف اغلب پژواک برگشتی را خنثی می کند.

موانع موجود در مخزن، مانند لوله‌ها، میله‌های تقویت‌کننده و همزن‌ها، باعث پژواک‌های کاذب می‌شوند، اما اکثر فرستنده‌ها دارای الگوریتم‌های نرم‌افزاری پیچیده‌ای هستند که امکان پوشاندن یا نادیده گرفتن این پژواک‌ها را فراهم می‌کنند.

فرستنده های اولتراسونیک را می توان در سیلوهای حاوی محصولات خشک مانند گلوله، دانه یا پودر استفاده کرد، اما راه اندازی آنها دشوارتر است. عواملی مانند زاویه خواب سطح، گرد و غبار و برد طولانی باید در نظر گرفته شود. فرستنده رادار موج هدایت شده برای کاربردهای محصول خشک مناسب تر است.