Industrijske uši: kako ultrazvuci 'čuje' promjene u razini tečnosti

Industrijske uši: kako ultrazvuk "čuje" promjene u razini tečnosti

Razgovarajmo o tome koji su ultrazvučni valovi. Raspon frekvencije zvukova koji možemo čuti je otprilike između 20 hertza i 20, 000 Hertz. Međutim, učestalost ultrazvučnih talasa je mnogo veća, obično se u rasponu od 20 kiloherca do 100 megaherc. Stoga naše uši ne mogu otkriti ultrazvučne valove. U stvari, ultrazvučni talasi su vrsta mehaničkog vala. Oni mogu propagirati u elastičnim medijima i, zbog svoje visoke frekvencije i kratke talasne dužine, oni imaju snažnu usmjerenost, značajnu energiju i snažnu prodornu snagu tokom širenja.

Dobrodošli u laboratoriju za mjerenje i kontrolu Solidat. Ja sam vaš instrument i menadžer za mjerenje i upravljanje opremom. Danas razgovarajmo o primjeni ultrazvučnih valova u mjerenju nivoa.

Kada je u pitanju povijest ultrazvuka, može se pratiti na 1793. godine. Talijanski naučnik, Spallanzani, otkrio je kroz eksperimente da šišmiši koriste ultrazvučne valove kako bi se osećali na taj način otkrivanje misterije ultrazvuka. Kasnije, uz razvoj tehnologije, ultrazvuk se široko primjenjivao u poljima kao što su otkrivanje, mjerenje i lijek. U industrijskoj proizvodnji, mjerenje nivoa je posebno važno. Mjerenje nivoa odnosi se na mjerenje visine materijala u posudama ili prostorima, poput tečnosti i zrnastih krutih tvari. Kroz mjerenje nivoa, možemo znati koliko je materijala u spremniku, čime se osigurava materijalnu ravnotežu u proizvodnom procesu. Ako se nivo može precizno kontrolirati, može osigurati i izlaz i kvalitet proizvoda, kao i osigurati sigurnu proizvodnju. Dakle, kako se ultrazvuk koristi u mjerenju razine?

U jednostavnim pojmovima, ultrazvučni valovi imaju vrlo malo prigušivanja u tekućinama i čvrstim tvarima i imaju izuzetno snažne prodorne sposobnosti. Posebno u neprozirnim krutima do svjetlosti, mogu prodrijeti na udaljenosti od nekoliko desetina metara. Štaviše, ultrazvučni talasi imaju snažnu usmjerenost i mogu se emitirati smento. Tokom mjerenja senzor emitira ultrazvučni valove. Kad se talasi naiđu na površinu materijala, oni će se odraziti nazad. Nakon što senzor dobije reflektirani val, može odrediti udaljenost izračunavanjem vremenske razlike i na taj način dobivanje visine nivoa tečnosti. Cijeli postupak mjerenja ne zahtijeva izravan kontakt s izmjerenim medijima, tako da je vrlo pogodan za korozivne i erozivne okruženja i široko se koristi u industriji poput hemijskog inženjerstva, nafte, hrane, farmaceutskih proizvoda i zaštita okoliša.

Zatim pogledamo princip rada ultrazvučnog nivoa nivoa. Generalno gledano, ultrazvučni nivo nivoa sastoji se od pretvarača, jedinice za obradu signala i prikaza ili izlaznog modula. Specifični koraci mjerenja su sljedeći:

1. ** Ultrazvučna emisija **: Mjerač ultrazvučnog nivoa emitira ultrazvučni pulse na fiksnoj brzini prema ciljanoj površini materijala kroz sondu, na primjer, pet puta svake dvije sekunde.
2. ** Ultrazvučna širenje **: ultrazvučni valovi šire se određenom brzinom u zraku. Kada naiđu na materijalnu površinu, neki od njih će se odraziti natrag da formiraju odjeku. Vrijeme intenziteta i povratka odjek odnose se na karakteristike ciljne površine.
3. ** Reflection Wave Recepcija **: Sonda prima ultrazvučni valni signali koji se odražavaju od površine materijala i pretvara ih u električne signale. Istovremeno, mjeri vrijeme koje je potrebno za ultrazvučni puls za putovanje.
4. ** Raspravni nivo **: mjerenjem vremena širenja ultrazvučnog pulsa izračunajte vremensku razliku od emisije na prijem, a zatim upotrijebite formulu za izračunavanje udaljenosti od senzora na površinu materijala. Formula je: D=V × Δt ÷ 2, gdje je v brzina zvuka u mediju, Δt je vremenska razlika iz emisije ultrazvučnog vala na prijem od strane senzora na površinu materijala. Uz to, budući da su parametri geometrijskog oblika i visine kontejnera može izračunati pomoću formule L=E - D, gdje je distancirana visina senzora na dnu posude ili ukupna visina spremnika ili ukupna visina spremnika), a D je udaljenost od senzora na površinu materijala.

Međutim, u praktičnim primjenama postoje neke bodove. Prvo, na brzinu zvuka utiče srednji i okolišni uvjeti, kao što su temperatura, pritisak, vlaga itd. Na primjer, u zraku, za svakih 1 stepena povećanja temperature, brzina zvuka će se povećati za otprilike 0. 6 metara u sekundi. Stoga su u stvarnim mjerenjima, temperaturni senzori obično instaliraju na kompenzaciju temperature kako bi se osigurala tačnost mjerenja. Drugo, ultrazvučni valovi možda neće moći razmnožavati u vakuumu ili pod ekstremnim uvjetima pritiska, tako da je potrebno pažljivo razmotriti i primjenjivo okruženje.

Pored toga, položaj instalacije i orijentacija ultrazvučnog senzora su također vrlo važni. Senzor bi trebao biti usklađen sa površinom izmjerenog materijala, a prepreke treba izbjegavati što je više moguće kako bi se spriječilo smetnje u odjeku. Ako se u spremniku ne postoji miješalica ili druge građevine, mogu se generirati lažni odjeci. U ovom trenutku treba koristiti tehnologiju obrade signala za identifikaciju ispravnih odjeka. Štoviše, prašina, parna ili pjena u zraku mogu utjecati i na širenje i odraz ultrazvučnih talasa. U takvim slučajevima će se možda trebati poduzeti i druge mjere za rješavanje smetnji.

Konačno, postoji jedan manji detalj koji trebaju pažnju: merač ultrazvučnog nivoa ima određenu udaljenost u blizini sonde koja se ne može mjeriti. To je zato što emitirani ultrazvučni puls ima određenu vremensku širinu, a senzor će i dalje imati preostale vibracije nakon što emituje ultrazvučni val. Tokom ovog perioda, reflektirani odjek ne može se otkriti. Ova se udaljenost naziva slijepom zoni. Stoga, najviši dio izmjerenog materijala uglavnom ne bi trebao ući u slijepu zonu senzora.