Индустриални уши: Как ултразвукът „чува“ промените в нивото на течността

Промишлени уши: Как ултразвукът „чува“ промените в нивото на течността

Нека поговорим за това какви са ултразвуковите вълни. Честотният диапазон от звуци, който можем да чуем, е приблизително между 20 Hertz и 20, 000 Hertz. Въпреки това, честотата на ултразвуковите вълни е много по -висока, обикновено варира от 20 килохърт до 100 мегахерц. Следователно, нашите уши не могат да открият ултразвукови вълни. Всъщност ултразвуковите вълни са вид механична вълна. Те могат да се разпространяват в еластична среда и поради високата си честота и къса дължина на вълната имат силна насоченост, значителна енергия и силна проникваща сила по време на разпространението.

Добре дошли в лабораторията за измерване и контрол на Solidat. Аз съм вашият мениджър за измерване и контрол на инструмента и оборудването. Днес нека поговорим за прилагането на ултразвукови вълни при измерване на нивото.

Що се отнася до историята на ултразвука, той може да бъде проследен до 1793 г. По това време италиански учен Спаланзани открива чрез експерименти, които прилепите използват ултразвукови вълни, за да усещат заобикалящата ги среда, като по този начин разкриват мистерията на ултразвука. По -късно, с развитието на технологията, ултразвукът се прилага широко в полета като откриване, измерване и медицина. При индустриалното производство измерването на нивото е особено важно. Измерването на нивото се отнася до измерване на височината на материалите в контейнери или пространства, като течности и гранулирани твърди частици. Чрез измерване на нивото можем да знаем колко материал е в контейнера, като по този начин гарантираме материалния баланс в производствения процес. Ако нивото може да бъде прецизно контролирано, то може също да гарантира продукцията и качеството на продуктите, както и да гарантира безопасното производство. И така, как се използва ултразвукът при измерване на нивото?

Казано по -просто, ултразвуковите вълни имат много малко затихване в течности и твърди частици и имат изключително силна проникваща способност. Особено в непрозрачни твърди частици до светлината, те могат да проникнат на разстояние от няколко десетки метра. Освен това, ултразвуковите вълни имат силна насоченост и могат да се излъчват насочено. По време на измерването сензорът излъчва ултразвукови вълни. Когато вълните срещнат повърхността на материала, те ще се отразяват назад. След като сензорът получи отразената вълна, той може да определи разстоянието чрез изчисляване на разликата във времето и по този начин да получи височината на нивото на течността. Целият процес на измерване не изисква директен контакт с измерената среда, така че е много подходящ за корозивна и ерозивна среда и се използва широко в индустрии като химическо инженерство, петрол, храна, фармацевтични продукти и опазване на околната среда.

На следващо място, нека разгледаме принципа на работа на ултразвуковия манометър. Най -общо казано, ултразвуковият габарит на нивото се състои от датчик, единица за обработка на сигнали и модул за дисплей или изход. Специфичните етапи на измерване са следните:

1. ** Ултразвуково емисия **: Ултразвуковият измервател на нивото излъчва ултразвукови импулси с фиксирана скорост към повърхността на целевия материал през сондата, например, пет пъти на всеки две секунди.
2. ** Ултразвуково разпространение **: Ултразвуковите вълни се разпространяват с определена скорост във въздуха. Когато срещнат материалната повърхност, някои от тях ще бъдат отразени обратно, за да образуват ехо. Интензивността и времето за връщане на ехото са свързани с характеристиките на целевата повърхност.
3. ** Прием на отражение на вълната **: Сондата получава ултразвуковите сигнали на вълната, отразени от повърхността на материала и ги превръща в електрически сигнали. В същото време той измерва времето, необходимо за пътуването на ултразвуковия пулс.
4. ** Изчисляване на нивото **: Чрез измерване на времето за разпространение на ултразвуков импулс изчислете разликата във времето от емисиите до приемането и след това използвайте формулата, за да изчислите разстоянието от сензора към повърхността на материала. Формулата е: D=V × ΔT ÷ 2, където V е скоростта на звука в средата, ΔT е разликата във времето от излъчването на ултразвуковата вълна към приемането на ехото, а D е разстоянието от сензора до повърхността на материала. Освен това, тъй като параметрите на геометричната форма и височината на контейнера са известни, височината на нивото може да се изчисли с помощта на формулата L=e - D, където L е измерената височина на нивото, E е разстоянието от основата на инсталирането на сензора до дъното на контейнера (което е празната височина на резервоара или общата височина на резервоара), а D е разстоянието от сензора на повърхността на материала.

Има обаче някои точки, които трябва да се отбележат в практическите приложения. Първо, скоростта на звука се влияе от условията на средата и околната среда, като температура, налягане, влажност и т.н. Например във въздуха, за всеки 1 градус повишаване на температурата, скоростта на звука ще се увеличи с приблизително 0. 6 метра в секунда. Следователно, при действителните измервания, температурните сензори обикновено се инсталират за компенсация на температурата, за да се гарантира точността на измерване. Второ, ултразвуковите вълни може да не са в състояние да се разпространяват във вакуум или при екстремни условия на налягане, така че приложимата среда също трябва да бъде внимателно обмислена.

В допълнение, инсталационното положение и ориентацията на ултразвуковия сензор също са много важни. Сензорът трябва да бъде приведен в съответствие с повърхността на измерения материал и пречките трябва да се избягват колкото е възможно повече, за да се предотврати смущения в ехото. Ако вътре в контейнера има бъркалка или други структури, могат да се генерират фалшиви ехо. По това време технологията за обработка на сигнали трябва да се използва за идентифициране на правилните ехо. Освен това прахът, парата или пяната във въздуха също могат да повлияят на разпространението и отражението на ултразвуковите вълни. В такива случаи може да се наложи да се предприемат други мерки за справяне с намесата.

И накрая, има един незначителен детайл, който се нуждае от внимание: ултразвуковият измервател на нивото има определено разстояние в близост до сондата, което не може да бъде измерено. Това е така, защото излъчваният ултразвуков импулс има определена ширина на времето и сензорът все още ще има остатъчни вибрации след излъчване на ултразвуковата вълна. През този период отразеното ехо не може да бъде открито. Това разстояние се нарича сляпа зона. Следователно, най -високата част от измерения материал обикновено не трябва да влиза в слепата зона на сензора.