ترانسمیترهای اولتراسونیک با ارسال یک موج صوتی، تولید شده از ترانسدیوسر الکتریکی پیزو، به رسانه مورد اندازه گیری عمل می کنند. این دستگاه مدت زمانی را که طول می کشد تا موج صوتی منعکس شده به ترانسدیوسر بازگردد اندازه گیری می کند. در این مقاله ترانسمیتر های اولتراسونیک در مقابل رادار موج هدایت شونده برای اندازه گیری سطح بررسی می کنیم.
🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل
تکنولوژی اولتراسونیک
اولتراسونیک یک روش اندازه گیری سطح غیر تماسی است که از امواج صوتی برای تعیین مواد فرآیند اندازه گیری شده استفاده می کند.
ترانسمیترهای اولتراسونیک با ارسال یک موج صوتی، تولید شده از ترانسدیوسر الکتریکی پیزو، به رسانه مورد اندازه گیری عمل می کنند. این دستگاه مدت زمانی را که طول می کشد تا موج صوتی منعکس شده به ترانسدیوسر بازگردد اندازه گیری می کند.
یک اندازه‌گیری موفقیت‌آمیز به بازتاب مواد فرآیند در یک خط مستقیم به ترانسدیوسر بستگی دارد.
با این حال، تأثیرات مختلفی وجود دارد که بر سیگنال بازگشت تأثیر می گذارد. عواملی مانند گرد و غبار، بخارات سنگین، انسداد مخزن، تلاطم سطح، کف و حتی زوایای سطح می توانند بر سیگنال برگشتی تأثیر بگذارند.
به همین دلیل است که هنگام استفاده از اندازه گیری اولتراسونیک باید شرایطی را که مشخصه های صدا را تعیین می کند در نظر گرفت.
سایر جنبه های مشکل ساز ترانسمیتر سطح اولتراسونیک که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از :
کاربردهای خلاء
- صدا باید از طریق یک رسانه (معمولاً هوا) عبور کند.
- عدم وجود مولکول های هوا از انتشار امواج صوتی جلوگیری می کند
وضعیت سطح
زاویه
- امواج صوتی باید در یک خط مستقیم ارسال و دریافت شوند
- سطوح انعکاسی باید مسطح باشند (مثلاً حالت غیر متلاطم/غیر آشفته)
بی نظمی ها
- فوم و سایر زباله های جمع شده روی سطح مایع که امواج صوتی را جذب می کند و مانع از بازگشت صدای آن ها به سنسور می شود.
محدودیت های دما
- واحدهای اولتراسونیک معمولاً پلاستیکی با حداکثر دمای 140 درجه فارنهایت (60 درجه سانتیگراد) هستند.
- دمای متفاوت فرآیند ممکن است خوانش های نادرست ایجاد کند
محدودیت های فشار
- دستگاه های اولتراسونیک برای محدودیت های فشار شدید در نظر گرفته نشده اند
- حداکثر فشار کاری نباید از 30 PSIG (2 بار) تجاوز کند.
شرایط محیطی
- دستگاه های اولتراسونیک باید در محیطی قابل پیش بینی نصب شوند
- بخار، رطوبت متراکم و سایر آلاینده‌هایی که سرعت صوت را از طریق هوا تغییر می‌دهند، بر دقت سیگنال برگشت تأثیر زیادی می‌گذارند
محبوب‌ترین مزیت اصول اندازه‌گیری از طریق هوا مانند اندازه‌گیری اولتراسونیک، رادار یا لیزر این واقعیت است که سیگنال اندازه‌گیری هرگز با محصول مورد اندازه‌گیری تماس پیدا نمی‌کند. اما اگر به آن فکر کنید، این “واقعیت” کاملاً دقیق نیست. به عنوان مثال اولتراسونیک را در نظر بگیرید: هنگامی که انرژی صوت از ترانسدیوسر خارج می شود، با سرعت 1125 فوت در ثانیه در هوا حرکت می کند تا زمانی که به هدف خود (یعنی سطح مایع) برسد.
مشابه سایر انواع اندازه‌گیری سطح «غیر تماسی»، در نقطه‌ای سیگنال اندازه‌گیری باید قبل از شروع بازگشت به سنسور با سطح مایع در تماس باشد. این نه تنها توضیح می دهد که چرا کیفیت هوا بین سنسور و سطح مایع می تواند مشکل ساز باشد، بلکه چرا باید کیفیت سطح مایع را نیز در نظر گرفت. هر اختلالی که در مسیر پایین و برگشت مشاهده می‌کند، اطلاعات اندازه‌گیری سطح واقعی در سیگنال را مختل می‌کند.
درک این نکته مهم است که ترانسمیترهای اولتراسونیک در صورت استفاده صحیح راه حل معقولی ارائه می دهند. به یاد داشته باشید که ترانسمیتر اولتراسونیک به اندازه اکویی است که دریافت می کند.
فناوری رادار موج هدایت شونده (GWR)
رادار موج هدایت شده (GWR) یک روش اندازه گیری سطح تماس است که از یک کاوشگر برای هدایت امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا استفاده می کند که از ترانسمیتر به سمت رسانه اندازه گیری می شوند.
GWR بر اساس اصل بازتاب سنجی دامنه زمانی (TDR) است که یک تکنیک اندازه گیری الکتریکی است که برای چندین دهه در کاربردهای مختلف اندازه گیری صنعتی استفاده شده است. یکی از اولین زمینه های کاربردی آن محل آسیب کابل بود. با این حال، در اندازه گیری سطح، TDR تنها برای کمی بیش از یک دهه استفاده شده است.
با TDR، یک پالس الکترومغناطیسی کم انرژی در طول یک پروب هدایت می شود. هنگامی که پالس به سطح محیط اندازه‌گیری می‌شود، انرژی پالس به سمت پروب به مدار منعکس می‌شود که سپس سطح سیال را از اختلاف زمانی بین پالس ارسالی و پالس منعکس شده محاسبه می‌کند. سنسور می تواند سطح تجزیه و تحلیل شده را به عنوان یک خوانش اندازه گیری پیوسته از طریق خروجی آنالوگ خود خروجی دهد، یا می تواند مقادیر را به سیگنال های خروجی سوئیچینگ با موقعیت آزاد تبدیل کند.
GWR برای انواع کاربردهای اندازه گیری سطح از جمله :
شرایط فرآیند ناپایدار
- تغییرات در ویسکوزیته، چگالی یا اسیدیته بر دقت تأثیر نمی گذارد
سطوح آشفته
- سطوح جوش، گرد و غبار، کف، بخار بر عملکرد دستگاه تأثیر نمی گذارد
- سیالات چرخشی، میکسرهای پروانه ای، مخازن هوادهی
محدودیت های عملیاتی شدید
- GWR در دماهای شدید تا 600 درجه فارنهایت (315 درجه سانتیگراد) به خوبی عمل می کند.
- توانایی تحمل فشار تا 580 PSIG
پودرهای ریز و مایعات چسبنده
- مخازن وکیوم با روغن پخت و پز استفاده شده
- رنگ، لاتکس، چربی حیوانی و روغن سویا
- گرد و غبار اره، کربن سیاه، تتراکلرید تیتانیوم، نمک، دانه
یکی از رایج ترین تصورات نادرست GWR، اثرات تجمع محصول بر روی پروب است. می توان فکر کرد که اگر توده ای از محصول به کاوشگر چسبیده یا پوششی از محصول در کل طول پروب داشته باشید، سیگنال سطح مایع واقعی را به اشتباه تشخیص می دهد.
این در واقع در مورد تکنولوژی پیشرفته GWR صدق نمی کند. سیگنال رادار GWR دارای یک منطقه تشخیص بسیار بزرگ در اطراف کاوشگر است که 360 درجه از منطقه بیش از چندین فوت پوشش را پوشش می دهد. هنگامی که این انرژی پالس در تماس با توده ای از محصول روی کاوشگر قرار می گیرد، سیگنال برگردانده شده و تجزیه و تحلیل می شود تا ببیند آیا سطح مایع واقعی است یا خیر.
از آنجایی که سطح مایع همیشه سیگنال بازگشتی بیشتری نسبت به جرم کوچکتری دارد که روی پروب چسبیده است، سطح مایع به راحتی قابل شناسایی است. الگوریتم‌های پیشرفته‌ای که در دهه گذشته توسعه یافته‌اند، این شکل تماسی اندازه‌گیری سطح را به راه‌حل ایده‌آل حتی برای چسبناک‌ترین کاربردهای سیال تبدیل کرده‌اند.
مزایای GWR در صنعت سطح بی پایان است. برخلاف فناوری‌های قدیمی‌تر، GWR خوانش های اندازه‌گیری را ارائه می‌کند که مستقل از خواص شیمیایی یا فیزیکی موجود در رسانه تماس است. علاوه بر این، GWR در مایعات و جامدات به همان اندازه خوب عمل می کند.
برای سفارش و یا خرید انواع محصولات ابزار دقیق و همچنین کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.
منبع:
