Endüstriyel Kulaklar: Sıvı seviyesindeki ultrason nasıl 'duyar' değişiklikleri

Endüstriyel Kulaklar: Sıvı seviyesindeki ultrason nasıl "duyar" değişiklikleri

Ultrasonik dalgaların ne olduğu hakkında konuşalım. Duyabildiğimiz seslerin frekans aralığı yaklaşık 20 Hertz ve 20, 000 Hertz arasındadır. Bununla birlikte, ultrasonik dalgaların sıklığı çok daha yüksektir, tipik olarak 20 kilohertz ila 100 megahertz arasında değişmektedir. Bu nedenle, kulaklarımız ultrasonik dalgaları tespit edemez. Aslında, ultrasonik dalgalar bir tür mekanik dalgadır. Elastik ortamlarda yayılabilirler ve yüksek frekans ve kısa dalga boyları nedeniyle, yayılma sırasında güçlü yönlülük, önemli enerji ve güçlü nüfuz eden güce sahiptirler.

Solidat ölçüm ve kontrol laboratuvarına hoş geldiniz. Ben enstrüman ve ekipman ölçüm ve kontrol yöneticinizim. Bugün, ultrasonik dalgaların seviye ölçümünde uygulanması hakkında konuşalım.

Ultrason tarihi söz konusu olduğunda, 1793'e kadar uzanabilir. O zamanlar, bir İtalyan bilim adamı Spallanzani, yarasaların çevrelerini algılamak için ultrasonik dalgalar kullandığı ve böylece ultrason gizemini ortaya çıkardığı deneylerle keşfedildi. Daha sonra, teknolojinin gelişimi ile ultrason tespit, ölçüm ve ilaç gibi alanlarda yaygın olarak uygulanmıştır. Endüstriyel üretimde seviye ölçümü özellikle önemlidir. Seviye ölçümü, sıvılar ve granüler katılar gibi kaplarda veya boşluklardaki malzemelerin yüksekliğini ölçmeyi ifade eder. Seviye ölçümü yoluyla, kapta ne kadar malzeme olduğunu bilebilir, böylece üretim sürecinde malzeme dengesini sağlayabiliriz. Seviye tam olarak kontrol edilebilirse, ürünlerin çıktısını ve kalitesini de sağlayabilir ve güvenli üretim sağlayabilir. Peki, ultrason seviye ölçümünde nasıl kullanılır?

Basit bir ifadeyle, ultrasonik dalgaların sıvılar ve katılarda çok az zayıflaması vardır ve son derece güçlü nüfuz edici yeteneğe sahiptir. Özellikle opak katıların ışığında, onlarca metre mesafeye nüfuz edebilirler. Ayrıca, ultrasonik dalgaların güçlü yönlülüğü vardır ve yön olarak yayılabilir. Ölçüm sırasında, sensör ultrasonik dalgalar yayar. Dalgalar malzemenin yüzeyiyle karşılaştığında, geri yansıtacaktır. Sensör yansıtılan dalgayı aldıktan sonra, zaman farkını hesaplayarak mesafeyi belirleyebilir ve böylece sıvı seviyesi yüksekliğini elde edebilir. Tüm ölçüm işlemi ölçülen ortamla doğrudan temas gerektirmez, bu nedenle aşındırıcı ve aşındırıcı ortamlar için çok uygundur ve kimya mühendisliği, petrol, gıda, ilaç ve çevre koruması gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Ardından, ultrasonik seviye göstergesinin çalışma prensibine bir göz atalım. Genel olarak konuşursak, ultrasonik seviye göstergesi bir dönüştürücü, bir sinyal işleme ünitesi ve bir ekran veya çıkış modülünden oluşur. Spesifik ölçüm adımları aşağıdaki gibidir:

1. ** Ultrasonik Emisyon **: Ultrasonik seviye ölçer, prob aracılığıyla, örneğin iki saniyede bir beş kez hedef malzeme yüzeyine doğru sabit bir hızda ultrasonik darbeleri yayar.
2. ** Ultrasonik Yayılma **: Ultrasonik dalgalar havada belirli bir hızda yayılır. Malzeme yüzeyiyle karşılaştıklarında, bazıları bir yankı oluşturmak için tekrar yansıtılacaktır. Yankanın yoğunluğu ve dönüş süresi, hedef yüzeyin özellikleri ile ilgilidir.
3. ** Yansıma Dalgası Resepsiyonu **: Prob, malzeme yüzeyinden yansıtılan ultrasonik dalga sinyallerini alır ve bunları elektrik sinyallerine dönüştürür. Aynı zamanda, ultrasonik nabızın seyahat etmesi için gereken süreyi ölçer.
4. ** Seviye hesaplama **: Ultrasonik darbenin yayılma süresini ölçerek, emisyondan resepsiyona kadar zaman farkını hesaplayın ve daha sonra sensörden malzeme yüzeyine olan mesafeyi hesaplamak için formülü kullanın. Formül: D=v × ΔT ÷ 2, burada v ortamdaki ses hızıdır, ΔT, ultrasonik dalganın emisyonundan yankının alımına kadar zaman farkıdır ve d, sensörden malzeme yüzeyine olan mesafedir. Ek olarak, kabın geometrik şekil ve yükseklik parametreleri bilindiği için, seviye yüksekliği l=e - d formülü kullanılarak hesaplanabilir, burada L ölçülen seviye yüksekliğidir, e, sensör montaj tabanından kabın tabanına olan mesafedir (bu da sensörden boş tank yüksekliği veya toplam tank yüksekliği) ve D, malzeme yüzeyine olan mesafedir.

Ancak, pratik uygulamalarda not edilecek bazı noktalar vardır. İlk olarak, ses hızı, sıcaklık, basınç, nem, vb. Orta ve çevresel koşullardan etkilenir. Örneğin, havada, sıcaklıktaki her 1 derece artış için ses hızı yaklaşık 0. Bu nedenle, gerçek ölçümlerde, ölçüm doğruluğunu sağlamak için genellikle sıcaklık telafisi için sıcaklık sensörleri monte edilir. İkincisi, ultrasonik dalgalar bir boşlukta veya aşırı basınç koşullarında yayılamayabilir, bu nedenle geçerli ortamın da dikkatle dikkate alınması gerekir.

Ek olarak, ultrasonik sensörün kurulum konumu ve yönü de çok önemlidir. Sensör, ölçülen malzemenin yüzeyi ile hizalanmalı ve yankılara paraziti önlemek için mümkün olduğunca engellerden kaçınılmalıdır. Kabın içinde bir karıştırıcı veya başka yapılar varsa, yanlış yankılar üretilebilir. Şu anda, doğru yankıları tanımlamak için sinyal işleme teknolojisinin kullanılması gerekmektedir. Ayrıca, havadaki toz, buhar veya köpük, ultrasonik dalgaların yayılmasını ve yansımasını da etkileyebilir. Bu gibi durumlarda, parazitle başa çıkmak için başka önlemlerin alınması gerekebilir.

Son olarak, dikkat edilmesi gereken küçük bir ayrıntı vardır: ultrasonik seviye ölçer, probun yakınında ölçülemeyen belirli bir mesafeye sahiptir. Bunun nedeni, yayılan ultrasonik darbenin belirli bir zaman genişliğine sahip olması ve sensörün ultrasonik dalgayı yaydıktan sonra hala kalıntı titreşimleri olmasıdır. Bu dönemde, yansıtılan yankı tespit edilemez. Bu mesafeye kör bölge denir. Bu nedenle, ölçülen malzemenin en yüksek kısmı genellikle sensörün kör bölgesine girmemelidir.