ترانسمیتر سطح سنج اولتراسونیک

مزایای اندازه گیری سطح اولتراسونیک

در حالی که رادار برای اندازه گیری سطح محبوب است، سنسورهای اولتراسونیک ممکن است گزینه موثرتری در کارخانه های فاضلاب ارائه دهند.

ترانسمیتر رادار اغلب به عنوان "بهترین" روش اندازه گیری سطح در نظر گرفته می شود، اما این همیشه در صنعت آب صادق نیست. اگرچه فناوری رادار کارایی و دقت بالایی را ارائه می‌کند، در بسیاری از برنامه‌های کاربردی آب و فاضلاب، اندازه‌گیری سطح بدون تماس با استفاده از ترانسمیتر اولتراسونیک (نگاه کنید به تصویر 1) به دلیل هزینه کمتر و مزایای خاص برنامه، انتخاب ایده‌آلی است.

این مقاله ترانسمیترهای اولتراسونیک و رادار را مقایسه می‌کند و موقعیت‌هایی را ارائه می‌کند که در آن ترانسمیتر سطح اولتراسونیک انتخاب مؤثرتری هستند.

اندازه گیری سطح

اندازه‌گیری سطح مداوم و تشخیص سطح محدود در تصفیه خانه‌های آب و فاضلاب از منظر مهندسی فرآیند، مدیریت آب و ایمنی مورد نیاز است. نظارت و کنترل سطح عوامل کلیدی در بهینه سازی عملیات بین جریان ورودی به کارخانه و فرآیندهای تصفیه و برای محاسبه و کنترل هزینه ها هستند.

از آنجایی که هیچ فناوری سطحی وجود ندارد که برای همه فرآیندها مناسب باشد، هر فناوری بسته به مواد فرآیند، شرایط فرآیند و شرایط محیطی جایگاه خود را دارد. گزینه های نصب نیز هنگام انتخاب بهترین فناوری مورد توجه قرار می گیرند. در بسیاری از فرآیندها، فناوری‌های چند سطحی ممکن است به همان اندازه خوب عمل کنند و هزینه را به عنوان یک ملاحظات کلیدی باقی بگذارند. انتخاب فناوری سطح مناسب برای یک برنامه کاربردی برای اندازه‌گیری موفقیت‌آمیز، کنترل هزینه‌های اولیه ابزار و حذف هزینه‌هایی که ممکن است با حفظ فناوری کمتر از ایده‌آل مرتبط باشد، حیاتی است.

اولتراسونیک در مقابل رادار

هنگامی که اندازه گیری سطح مداوم در یک برنامه آب یا فاضلاب مورد نیاز است،ترانسمیتر رادار فضای آزاد و ترانسمیتر آلتراسونیک اغلب استفاده می شود و در مقایسه با سایر فناوری ها مزایایی را ارائه می دهد.

ترانسمیتر اولتراسونیک (نگاه کنید به تصویر 2) از کریستال های پیزو برای تولید یک پالس مکانیکی استفاده می کنند که از غشای سنسور پرتاب می شود. این موج صوتی به دلیل تغییر در چگالی بین هوا و محیط از سطح محیط فرآیند منعکس می شود. سپس پالس منعکس شده در غشای سنسور دریافت می شود. زمان پرواز بین ارسال و دریافت پالس منعکس شده (پژواک) مستقیماً با فاصله بین غشای سنسور و سطح محیط مطابقت دارد. از آنجایی که یک فاصله کالیبراسیون خالی (فاصله از غشای سنسور تا انتهای ظرف) با راه اندازی سنسور برنامه ریزی شده است، ترانسمیتر اولتراسونیک می تواند با کم کردن فاصله اندازه گیری شده از فاصله کالیبراسیون خالی، سطح واقعی را گزارش کند.

تصویر 2. برای تعیین سطح مخزن، یک ترانسمیتر اولتراسونیک یک پالس صوتی را به سطح مایع یا جامد می فرستد و زمان پرواز را برای سیگنال منعکس شده اندازه گیری می کند.

پالس اولتراسونیک (یک موج صوتی مکانیکی) به هوا به عنوان وسیله انتقال نیاز دارد و ترانسمیتر اولتراسونیک بر اساس سرعت صوت در هوا کار می کنند. به همین دلیل نمی توان از ترانسمیتر های اولتراسونیک برای اندازه گیری سطح در خلاء استفاده کرد. اگر فضای بین غشای سنسور و سطح فرآیند حاوی گازهای دیگری مانند نیتروژن، متان یا دی اکسید کربن باشد، سرعت صوت متفاوت خواهد بود و خطاهای اندازه گیری زیادی را در پی خواهد داشت.

رادار فضای آزاد (نگاه کنید به تصویر 3) در همان زمان پرواز عمل می کند. با این حال، ترانسمیتر رادار از امواج مایکروویو با فرکانس بالا استفاده می کند که از یک آنتن ساطع می شود. امواج مایکروویو به جای انعکاس بر اساس تغییر چگالی مانند امواج صوتی، بر اساس تغییر در ثابت دی الکتریک محیط فرآیند منعکس می شوند. از آنجایی که امواج مایکروویو الکترومغناطیسی هستند و به هوا به عنوان وسیله انتقال نیاز ندارند، رادار برای استفاده در خلاء یا زمانی که گازهای دیگری غیر از هوا فضای خالی را اشغال می کند مناسب است.

تصویر 3. یک ترانسمیتر راداری یک مایکروویو را به سطح مایع یا جامد می فرستد و زمان پرواز سیگنال بازتاب شده را برای تعیین سطح اندازه گیری می کند.

کاربردهای ترانسمیتر سطح اولتراسونیک

بسیاری از کاربردهای سطح - مانند چاه های مرطوب، حوضچه های آب باران و مواد شیمیایی فاضلاب (بدون بخار) - برای استفاده از ترانسمیتر اولتراسونیک ایده آل هستند. ترانسمیترهای اولتراسونیک گزینه‌های نصب انعطاف‌پذیری را ارائه می‌کنند و به حداقل تعمیر و نگهداری نیاز دارند. برخی از کاربران از ترانسمیترهای اولتراسونیک دور شدند، زیرا از لحاظ تاریخی اندازه‌گیری‌های اشتباه ناشی از تراکم را ارائه می‌کردند. با این حال، یک ترانسمیتر اولتراسونیک مجهز به خود تمیز شوندگی خودکار، خطاهای ناشی از تراکم را از بین می برد.

با نظارت بر دامنه سیگنال در غشای سنسور، تراکم با کاهش دامنه تشخیص داده می شود. این واحد به طور خودکار فرکانس کریستال‌های پیزو را افزایش می‌دهد و یک اثر خود تمیز شوندگی ایجاد می‌کند و اطمینان می‌دهد که غشای سنسور عاری از اثرات میرایی ناشی از تراکم یا تجمع است. این ویژگی اجازه می دهد تا از فناوری اولتراسونیک بدون نگرانی تراکم استفاده شود.

اندازه‌گیری جریان ورودی با سنسور سطح در سرریز یا فلوم کانال باز، اندازه‌گیری اولیه در کارخانه فاضلاب است. یک سنسور سطح برای اندازه‌گیری سطح در فلوم یا سرریز استفاده می‌شود و با استفاده از منحنی Q-H (جریان در مقابل سر) سطح را به نرخ جریان تبدیل می‌کند. بسیاری از سنسورهای اولتراسونیک دارای منحنی های Q-H از پیش برنامه ریزی شده برای انواع فلوم ها و سرریزها هستند. متناوبا، بسیاری از ترانسمیتر اولتراسونیک امکان ورود دستی میز را برای فلوم ها یا سرریزهای غیر استاندارد فراهم می کنند. دقت اندازه گیری یک ترانسمیتر اولتراسونیک برای اندازه گیری جریان کانال باز کافی است و هزینه اضافی یک دستگاه رادار را حذف می کند.

حوضه های آب باران (نگاه کنید به شکل 1) برای جلوگیری از بارگذاری بیش از حد تاسیسات فاضلاب استفاده می شود. در این حوضه های بافر، اندازه گیری سطح حوضه و حجم سرریز به کانال زهکشی ضروری است. برخی از ترانسمیترهای اولتراسونیک می توانند هر دو متغیر را به طور همزمان با تنها یک سنسور در حوضچه که به یک ترانسمیتر سطح متصل است که می تواند تا فاصله 1000 فوتی از سنسور نصب شود اندازه گیری کند.

شکل 1. برخی از ترانسمیترهای اولتراسونیک می توانند سطح آب باران و حجم آب منحرف شده به سمت خروجی را اندازه گیری کنند.

ترانسمیترهای اولتراسونیک را می توان در مکان های تنگ نصب کرد زیرا نسبتا کوچک هستند و می توانند مستقیماً روی سقف نصب شوند (تصویر 4 را ببینید). هنگامی که با یک لوله محافظ در برابر سیل استفاده می شود، یک ترانسمیتر اولتراسونیک می تواند اطمینان حاصل کند که اندازه گیری بالا نشان داده می شود، حتی اگر سنسور در زیر آب باشد. در تاسیسات بیرونی که دما می تواند به زیر صفر برسد، ترانسمیترهای اولتراسونیک باید با هیتر های یکپارچه سفارش داده شوند تا از تشکیل یخ جلوگیری کنند و از اندازه گیری های قابل اعتماد در طول سال اطمینان حاصل کنند.

بسیاری از ترانسمیترهای سطح اولتراسونیک به اندازه کافی کوچک هستند تا مستقیماً روی سقف یا سقف نصب شوند.

تمیز کردن صفحه‌های میله مکانیکی زمانی کارآمدتر است که بر اساس نیاز انجام شود نه بر اساس زمان سنج یا زمانی که شرایط اضافه بار رخ می‌دهد. برای دستیابی به این هدف، دو سنسور اولتراسونیک را می توان نصب کرد - یکی در بالادست صفحه نوار و دیگری پایین دست از آن - برای اندازه گیری اختلاف سطح (شکل 2 را ببینید). وقتی صفحه نوار تمیز است، سطوح تقریباً برابر خواهند بود. همانطور که صفحه میله جامدات و زباله ها را به دام می اندازد، جریان از طریق صفحه میله محدود شده و سطح بالادست بالاتر از سطح پایین دست افزایش می یابد. سطوح را می توان توسط یک ترانسمیتر نظارت کرد که می تواند سطوح را تجزیه و تحلیل کند و فرآیند تمیز کردن صفحه نمایش نوار را کنترل کند.

شکل 2. برخی از ترانسمیتر های اولتراسونیک سطوح را در دو طرف صفحه نمایش میله کنترل می کنند.

برنامه های کاربردی رادار

در برخی از کاربردهای فاضلاب، رادار به وضوح گزینه بهتری نسبت به سنسورهای اولتراسونیک است. از آنجایی که رادار از امواج مایکروویو استفاده می کند، گاز موجود در فضای سر بی ربط است. در حالی که رادار مطمئناً یک "گلوله نقره ای" برای استفاده در فوم نیست، اما زمانی که فوم روی سطح جمع می شود بهتر از امواج مافوق صوت عمل می کند.

هاضم لجن در تصفیه فاضلاب رایج است. هضم لجن یک فرآیند باکتریایی است که می تواند در حضور اکسیژن (هضم هوازی) یا عدم وجود اکسیژن (هضم بی هوازی) انجام شود. در هر دو فرآیند، لجن از پروتئین ها و قندهای پیچیده به ترکیبات ساده تری مانند آب و دی اکسید کربن یا متان تبدیل می شود. این هاضم ها اغلب کف تولید می کنند و حاوی گازهایی هستند که استفاده از حسگر اولتراسونیک را رد می کند. رادار در این برنامه به خوبی کار می کند.

مواد شیمیایی زیادی در تصفیه فاضلاب مورد نیاز است. از آنجایی که اندازه گیری سطح با استفاده از ترانسمیترهای اولتراسونیک بر اساس سرعت صوت در هوا است، اگر فضای خالی مخزن چیزی غیر از هوا داشته باشد، خطاهای اندازه گیری بزرگی ممکن است رخ دهد. برای مثال، سرعت صوت در کلر حدود 38 درصد کمتر از هوا است. در نتیجه ممکن است سطحی گزارش شود که 38 درصد کمتر از سطح واقعی است. سرعت صوت در نیتروژن تقریباً 11 درصد سریعتر از هوا است که می تواند سطح 11 درصد بالاتر از سطح واقعی را نشان دهد. در این مخازن رادار نسبت به اولتراسونیک گزینه بهتری است.

اصول ترانسمیتر سطح اولتراسونیک، محدودیت ها، کالیبراسیون و پیکربندی

اصول کار ترانسمیتر سطح اولتراسونیک

• ترانسمیترهای سطح اولتراسونیک برای کنترل سطح سیال در بسیاری از صنایع فرآیندی ضروری هستند.
• از فناوری Gain، Amplitude و Power (GAP) پویا برای تشخیص سیگنال اکو استفاده می کند.
• این از کمترین مقدار GAP در هر فاصله ممکن در محدوده اندازه گیری خود استفاده می کند.
•  بر اساس اصل "زمان پرواز" با استفاده از سرعت صوت کار می کند.
• به طور کلی، این ترانسمیتر سطح یک پالس با فرکانس بالا در محدوده 20 کیلوهرتز تا 200 کیلوهرتز ساطع می کند.
• این پالس در یک مخروط، معمولاً در حدود 6 درجه در راس منتقل می شود.
• سنسورهای سطح اولتراسونیک امواج صوتی را به سمت هدف ارسال می کنند تا فاصله را با محاسبه زمان بازگشت امواج منعکس شده به گیرنده تعیین کنند.

• معمولاً در همه کاربردها، این ترانسمیتر‌های سطح اولتراسونیک در بالای مخزن یا سطل ذخیره‌سازی رو به پایین نصب می‌شوند تا با ارسال یک پالس اولتراسونیک به داخل مخزن یا سطل ذخیره، مواد را اندازه‌گیری کنند.
• این ترانسمیتر UL از یک خروجی آنالوگ 4-20 میلی آمپر DC با خروجی HART 5 و 7 رله تشکیل شده است.
• سرعت حرکت این پالس معادل سرعت صدایی است که پالس از سطح مایع به ترانسمیتر منعکس می شود.
• ترانسمیتر سطح تأخیر زمانی واقعی بین سیگنال پالس ارسالی و سیگنال اکو دریافتی را محاسبه می کند.

• این پالس الکترونیکی از طریق مبدل به یک پالس صوتی تبدیل می شود.
• پالس صوتی تبدیل شده به سمت سطح ماده اندازه گیری کنترل می شود.
• هنگامی که این پالس صوتی به سطح ماده می رسد، همان انرژی به عنوان یک سیگنال اکو به مبدل منعکس می شود.
• این پالس الکترونیکی به ریزپردازنده بازگردانده می شود و تایمر برای تعیین سیگنال "زمان پرواز" متوقف می شود.
• این ترانسمیتر سطح از یک ریزپردازنده تشکیل شده است که یک پالس الکترونیکی را به مبدل ارسال می کند و بلافاصله یک تایمر را راه اندازی می کند.
• ریزپردازنده سطح محصول را با ترکیب سرعت صوت از طریق هوا و "زمان پرواز" سیگنال پالس محاسبه می کند.
• نویزهای محیطی و پژواک های کاذب از سیگنال توسط فیلترهای الکترونیکی حذف می شوند.
• ریزپردازنده سطح مایع موجود در مخزن را هنگامی که ترانسمیتر سطح با مرجع پایینی به نام سطح زیرین مخزن برنامه ریزی می شود، محاسبه می کند.
• ریزپردازنده فاصله واقعی تا سطح مایع را با استفاده از فرمول محاسبه می کند.

Distance (S) = [Speed of Sound in Air(C) * Time Delay (T)]/ 2

جایی که

S: فاصله واقعی اندازه گیری

ج: سرعت یا سرعت صوت در هوا

T: تاخیر زمانی

• سطح مخزن با استفاده از رابطه محاسبه می شود:

Level = Tank Height – Distance

حداقل فاصله اندازه گیری (Xm):

• این به "گروه مرده" معروف است
• این ویژگی مشترک همه ترانسمیتر های سطح اولتراسونیک است.
• این حداقل محدوده ای در جلوی سنسور در دستگاه اولتراسونیک است که نمی تواند اندازه گیری کند.

حداکثر فاصله اندازه گیری (XM):

• حداکثر فاصله اندازه گیری بالاترین محدوده در محیط کاری ایده آل است که دستگاه می تواند به راحتی فاصله را اندازه گیری کند.
• اما فراتر از این فاصله، اندازه گیری امکان پذیر نیست.
• ترانسمیتر سطح اولتراسونیک مسافت واقعی حرکت موج را به اندازه گیری سطح در مخزن تبدیل می کند.
• فاصله زمانی بین شلیک انفجار صدا و دریافت سیگنال پژواک در برگشت با طول بین مبدل و مواد موجود در داخل مخزن نسبت مستقیم دارد.
• به طور کلی، محیطی که با آن مواجه می‌شویم، هوای بالای سطح ماده است، اما ممکن است پوششی از برخی گازها یا بخارات دیگر باشد.
• محدوده فرکانس اولتراسونیک در محدوده 15 تا 200 کیلوهرتز است.
• ابزارهای فرکانس پایین‌تر برای کاربردهای دشوارتر مانند فواصل طولانی و اندازه‌گیری سطح جامد استفاده می‌شوند.
• ابزارهای فرکانس بالاتر برای اندازه گیری های کوتاه تر سطح مایع استفاده می شود.
• سرعت پالس اولتراسونیک به تغییر دمای فرآیند بستگی دارد.

محدودیت ها

اولتراسونیک به ندرت در جریان فرآیند هیدروکربن بالادست برای اندازه گیری سطح استفاده می شود. ممکن است در برنامه های کاربردی اتمسفر مورد استفاده قرار گیرد. در کاربردهایی که مستعد تغییرات چگالی بخار هستند، باید از پین مرجع جبرانی استفاده شود.

حداکثر فاصله اندازه گیری باید بر اساس فناوری بررسی شود (بیش از 30 متر بازتاب ممکن است کاهش یابد و ممکن است باعث خطا/مشکل در اندازه گیری شود).

سنسورهای اولتراسونیک، به عنوان محدودیت فیزیکی، یک فاصله مسدود کننده (نزدیک به سنسور) دارند که در آن نمی توانند به طور قابل اعتماد اندازه گیری کنند، به عنوان مثال 0.25 متر

محدودیت فشار مخزن باید تقریباً باشد، به عنوان مثال 0.5 بار یا کمتر فشار بالاتر ممکن است باعث عدم قطعیت در اندازه گیری سطح شود.

گرادیان های بخار، خلاء یا دما می توانند بر سرعت صوت تأثیر بگذارند و در نتیجه باعث اندازه گیری نادرست شوند.

وجود فوم یا تلاطم شدید روی سطح مواد اندازه گیری شده می تواند باعث اندازه گیری غیر قابل اعتماد شود.

انتخاب

از آنجایی که اولتراسونیک غیر تماسی است، حتی مواد ساینده یا تهاجمی را می توان اندازه گیری کرد. برای انتخاب ساز با حداقل و حداکثر برد مناسب باید ارتفاع مخزن و اتاق سر در نظر گرفته شود.

طراحی

سنسورهای اولتراسونیک باید از موادی مناسب برای محیط اندازه‌گیری شده (مانند PVDF یا ETFE) ساخته شوند، ساختار جامد و عملکرد خود تمیز شوندگی روی سطح سنسور، محصولی قابل اعتماد و کم تعمیر را ارائه می‌دهد.

شکل – ترتیب اندازه گیری مایع اولتراسونیک

استفاده از یک سپر غوطه وری بر روی یک سنسور به ابزار اولتراسونیک اجازه می دهد تا در شرایط سیل احتمالی کار کند و یک مخزن پر را به یک سیستم کنترل گزارش دهد یا به کار پمپ ها برای حذف وضعیت سیل ادامه دهد.

کالیبراسیون و پیکربندی

شکل - کالیبراسیون ترانسمیتر سطح اولتراسونیک

• BD: مسدود کردن فاصله
• SD: فاصله ایمنی
• E: کالیبراسیون خالی (نقطه صفر)
• F : کالیبراسیون کامل ( دهانه )
• D: قطر نازل
• L: سطح

انجام یک کالیبراسیون اولیه یا «خالی»: در این اصل، فاصله E از سطح سنسور تا حداقل سطح (نقطه صفر) را «وارد کنید». توجه به این نکته ضروری است که در مخزن هایی با سقف یا کف سهموی، نقطه صفر نباید از نقطه ای که در آن موج اولتراسونیک از کف مخزن منعکس می شود فاصله داشته باشد.

در صورت امکان، برای بهترین عملکرد مخزن خالی، یک صفحه هدف مسطح که به موازات صفحه سنسور و مستقیماً زیر موقعیت نصب سنسور قرار دارد، باید به پایین ظرف اضافه شود.

هنگامی که فاصله خالی تنظیم شد، می توان نقطه کالیبراسیون بالا یا 100٪ نقطه کامل را تنظیم کرد. این کار یا با تنظیم فاصله از صفحه سنسور به سطح 100٪ کامل یا با وارد کردن یک فاصله (سطح) از 0٪ یا نقطه کالیبراسیون پایین به سطح 100٪ کامل انجام می شود.

در طول راه اندازی، اطمینان حاصل کنید که نقطه کالیبراسیون 100٪ کامل یا بالا وارد "فاصله مسدود" یا "منطقه کور" سنسور مربوطه نمی شود. این از سنسوری به سنسور دیگر متفاوت خواهد بود. فواصل مسدود یا مناطق کور را می توان برای جلوگیری از بازتاب های کاذب سطح بالا ناشی از انسداد افزایش داد، اما به دلیل محدودیت های فیزیکی خود سنسور فقط می توان آنها را به یک فاصله معین کاهش داد. حداقل سطح (فاصله E/نقطه صفر) باید پیکربندی شود. این نقطه صفر باید بالای سر دیگ های بشقاب یا خروجی مخروطی شکل واقع در پایین مخزن باشد.

حداکثر سطح (فاصله F / دهانه کامل) باید پیکربندی شود. این فاصله F باید هم «فاصله مسدود کردن» BD و هم «فاصله ایمنی» SD را در نظر بگیرد.

جایی که BD یک منطقه مرده را نشان می دهد که در آن موج نمی تواند هیچ اندازه گیری انجام دهد و SD مربوط به یک هشدار یا یک منطقه هشدار است.

راهنمای نصب ترانسمیتر سطح

1. ترانسمیتر را با پشتیبانی مناسب نصب کنید.
2. از کابل مناسب استفاده کنید.
3. مواد فرآیند خورنده و داغ را از ترانسمیتر دور نگه دارید.
4. لوله کشی ایمپالس را تا حد امکان کوتاه نگه دارید.
5. حداقل اتصالات، خم شدن در لوله های ایمپالس ای را حفظ کنید.
6. Liquid Head را مانند همیشه پر از مایع نگه دارید.
7. از رسوبات رسوب در لوله های ضربه ای اجتناب کنید.
8. از گرادیان و نوسانات دمای محیط اجتناب کنید.
9. وجود هرگونه نشتی در سیستم را بررسی کنید.
10. در صورت لزوم عایق بندی کنید.

علاوه بر این، نصب ترانسمیتر سطح اولتراسونیک به 6 زیر بخش تقسیم می شود:

• ترانسمیتر سطح باید در فاصله خالی معمولی بالای نقطه بالاترین سطح با تأیید مشخصات فاصله خالی نصب شود.
• استفاده از کیت عایق پلاستیکی توصیه می شود، توجه داشته باشید که این کیت باید به یک تکیه گاه سفت و محکم ثابت شود و نباید اجازه چرخش داشته باشد. استفاده از فولاد ضد زنگ توصیه نمی شود، زیرا می تواند باعث زنگ زدن و افزایش فاصله خالی شود، اما می توان به جای آن از فولاد ملایم یا پلاستیک مناسب استفاده کرد.
• مبدل باید عمود بر سطح مواد نصب شود، اما نه بالای تیرها یا نقاط پرکننده، زیرا با یک خط دید واضح اندازه گیری می شود.
• اگر ترانسمیتر سطح باید در وسط مخروط قرار گیرد در صورت مخروط مخروطی یا مخزن مخروطی پژواک واقعی را دریافت می کند.
• اگر از استندپایپ پلاستیکی استفاده می کنیم، عرض آن پایه باید بیشتر باشد. اما پایه باید دارای یک محفظه 45 درجه باشد تا اندازه اکو را از پایین پایه پایه کاهش دهد.
• اگر تجهیزات الکتریکی بزرگی در مجاورت آن نصب شده باشد، باید از یک لوله فولادی ارت شده استفاده شود.

ویژگی های عمومی ترانسمیتر سطح اولتراسونیک

• برد تا 50 فوت / 15 متر
• خروجی ایزوله 4 تا 20 میلی آمپر با HART 7
• نمایشگر گرافیکی LCD
• نرم افزار تحلیلی یکپارچه
• 5 رله قابل تنظیم / 8 آمپر
• قابل تنظیم به عنوان جریان سنج کانال باز
• دوچرخه سواری پمپ و نظارت بر پمپ
• خروجی های شمارش توتالایزر از راه دور
• دستیابی و قدرت قابل تغییر خودکار برای برنامه های طاقت فرسا

دستورالعمل برای کالیبراسیون ترانسمیتر سطح

1. ترانسمیتر را به درستی ایزوله کنید.
2. تمام پاها و ترانسمیتر را به درستی تخلیه کنید.
3. از تجهیزات کالیبراسیون معتبر / تست استفاده کنید.
4. وجود هرگونه نشتی در سیستم را بررسی کنید.
5. روش کالیبراسیون آیش در کتابچه راهنمای کاربر.
6. تکرارپذیری خروجی ترانسمیتر را به درستی بررسی کنید.
7. لطفاً سوابق کالیبراسیون را به روز کنید.
8. لطفاً کارت تاریخچه را پر کنید.
9. ترانسمیتر را با کمک شیرهای منیفولد و بلوک (برای ترانسمیتر DP) در یک خط قرار دهید.
10. تمام تخلیه های لوله های ایمپالس را به درستی وصل کنید.

سنسور اولتراسونیک چیست و چگونه کار می کند؟

منظور از سنسور اولتراسونیک چیست و چگونه فاصله را اندازه گیری می کند؟

سنسورهای اولتراسونیک دستگاه هایی هستند که فاصله را با کمک امواج اولتراسونیک اندازه گیری می کنند. این سنسورها سنسورهای هوشمند هوا هستند که از پدیده انتشار امواج در هوا برای اندازه گیری متغیرهای فیزیکی یا شیمیایی استفاده می کنند. سنسورهای اولتراسونیک کار می کنند مانند راداری که هدف را با بررسی پژواک امواج رادیویی یا صوتی ارزیابی می کند. امواج صوتی با فرکانس بالا توسط سنسورهای اولتراسونیک تولید می شود و اکو را که در بخش گیرنده دریافت می شود ارزیابی می کند. فاصله یک شی با فاصله زمانی بین ارسال و دریافت پژواک اندازه گیری می شود. ما می توانیم سرعت و جهت باد را با این فناوری اندازه گیری کنیم، همچنین می تواند برای تشخیص پر بودن مخزن و سرعت از طریق هوا یا آب مفید باشد. مقدار مایع موجود در یک مخزن را می توان با اندازه گیری فاصله تا سطح سیال با کمک سنسورها اندازه گیری کرد.

سنسور اولتراسونیک برای چیست؟

سنسورهای اولتراسونیک را می توان برای اندازه گیری مجاورت و فاصله استفاده کرد. از این سنسورها می توان برای اندازه گیری سرعت و سرعت باد در هوا یا آب استفاده کرد. فاصله از یک جسم را می توان با کمک سنسور اولتراسونیک با انتقال امواج اولتراسونیک به هوا استفاده کرد و امواج منعکس شده از جسم را تشخیص داد. سنسورهای اولتراسونیک در سیستم های هشدار نفوذ، درب بازکن های اتوماتیک و سنسورهای پشتیبان برای خودروها استفاده می شود. این سنسورها در سیستم های امنیتی برای تشخیص اجسام متحرک و همچنین در تجهیزات اندازه گیری سرعت بدون تماس استفاده می شوند.

سنسور اولتراسونیک چگونه کار می کند؟ اصل اولتراسونیک چیست؟

اصل کار سنسور اولتراسونیک بر اساس انعکاس امواج صوتی است و برای تشخیص وجود یک جسم خاص در مقابل آن استفاده می شود، در ناحیه بالاتر از فرکانس امواج صوتی از 40KHz -400Khz کار می کند. وجود یا عدم وجود یک شی را می توان با استفاده از امواج صوتی توسط سنسورهای اولتراسونیک تعیین کرد، بنابراین رنگ یا شفافیت آن را تحت تأثیر قرار نمی دهد. همه این ویژگی ها آنها را برای انواع کاربردهای حل مسئله، مانند تشخیص دوربرد شیشه شفاف و پلاستیک و همچنین اندازه گیری فاصله، مناسب می کند. سنسورهای اولتراسونیک دارای دو واحد فرستنده و گیرنده هستند.

ساختار واحد فرستنده و گیرنده ساده است، کریستال پیزوالکتریک به لنگرهای مکانیکی متصل است که به ویبراتور دیافراگم متصل می شود. ولتاژ متناوب در فرکانس 40Khz تا 400Khz به صفحه فلزی داده می شود. با توجه به قطبیت ولتاژ اعمال شده، کریستال پیزوالکتریک منقبض یا منبسط می شود و این اثر پیزوالکتریک است. فرآیند تبدیل توسط کریستال های پیزوالکتریک انجام می شود. کریستال پیزوالکتریک وقتی انرژی الکتریکی به آن اعمال می شود با فرکانس بالا نوسان می کند، این کریستال ها سیگنال های الکتریکی را هنگام دریافت اولتراسوند تولید می کنند. سنسور ها اولتراسوند را به یک جسم می فرستند و پژواک ایجاد شده توسط جسم را دریافت می کنند. اکو با کمک مدار کنترل به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

در انتخاب سنسور اولتراسونیک و نحوه انتخاب سنسور اولتراسونیک چه فاکتورهایی باید در نظر گرفته شود؟

طیف گسترده‌ای از سنسورها در حال حاضر در بازار موجود است و از نظر پیکربندی نصب، آب‌بندی محیطی و ویژگی‌های الکترونیکی با یکدیگر تفاوت دارند. از نظر آکوستیک آنها در فرکانس های مختلف کار می کنند و الگوهای تابش متفاوتی دارند. ظرافت‌های صوتی می‌تواند تأثیرات عمده‌ای بر عملیات سنسور اولتراسونیک و اندازه‌گیری‌هایی که با آن‌ها انجام می‌شود داشته باشد.

هنگام انتخاب سنسور باید فاکتورهای خاصی در نظر گرفته شود، مثلاً با توجه به فاصله و اندازه هدف، تغییر در دامنه پژواک برگشتی وجود دارد و اینکه چگونه می تواند بر حداکثر فاصله هدف به دست آمده توسط یک سنسور اولتراسونیک تأثیر بگذارد. مورد بعدی تغییر در الگوی تابش صدا در هر دو مبدل و سیستم سنسور است و اینکه چگونه می تواند بر فاصله هدف تأثیر بگذارد.

چرا از سنسور اولتراسونیک استفاده کنیم؟

این سنسورها قادر به تشخیص انواع مختلف مواد با وجود شکل و شفافیت هستند. این سنسورها را می توان در جامدات و مایعات استفاده کرد. سنسورهای اولتراسونیک قادر به تشخیص چوب، سنگ، فلز، پلاستیک و …

سونوگرافی چیست و محدوده سنسور اولتراسونیک چقدر است؟

اولتراسوند صدایی است که در محدوده شنوایی انسان معمولاً 20 کیلوهرتز تولید می شود. محدوده فرکانسی که بیشتر در تست های غیر مخرب اولتراسونیک و ضخامت سنجی استفاده می شود، 100 کیلوهرتز تا 50 مگاهرتز است. رفتار سونوگرافی شبیه صدای معمولی است و طول موج کوتاه تری نیز دارد. بنابراین می تواند از سطوح بسیار کوچک منعکس شود. سنسورهای اولتراسونیک در ناحیه بالاتر از فرکانس امواج صوتی 40-400 کیلوهرتز کار می کنند.

انواع سنسورهای اولتراسونیک چیست؟

سنسورهای سونار اولتراسونیک

این سنسورها امواج صوتی را ارسال کرده و بعداً دریافت می کنند. این فرآیند توسط مبدل های اولتراسونیک انجام می شود که سیگنال الکتریکی را به موج اولتراسونیک تبدیل می کند و بالعکس. همچنین می توان از یک مبدل هم برای ارسال و هم برای دریافت استفاده کرد. این سنسورها قادرند اطلاعات حمل شده توسط سیگنال های اولتراسونیک را با کیفیت مناسب دریافت کنند. از این سنسورها می توان برای اندازه گیری سریع دما و همچنین برای اندازه گیری فشار دینامیکی استفاده کرد.

تشخیص مجاورت

سنسورهای مجاورتی منتشر اولتراسونیک از یک مبدل صوتی ویژه استفاده می کنند. کدام یک اجازه انتقال و دریافت امواج صوتی را می دهد؟ مبدل مجموعه‌ای از پالس‌های صوتی را ساطع می‌کند و زمانی که هدف آنها را منعکس می‌کند، به بازگشت آنها گوش می‌دهد. هنگامی که سیگنال منعکس شده را دریافت کرد، سنسور سیگنال خروجی را به یک دستگاه کنترل مانند پی ال سی می دهد. این سنسورها قادر به شناسایی اهدافی مانند جامدات و مایعات هستند.

مزایای سنسور اولتراسونیک چیست؟

• آنها ثبات طولانی مدت بهتری دارند
• کم هزینه و مصرف برق کم
• حساسیت جهت دار
• وضوح ساختاری بالا به دلیل پهنای باند بالاتر
• حساسیت به انواع اجسام و اندازه گیری از راه دور
• نفوذناپذیری نسبت به رطوبت و آلودگی یا سایش
• راه اندازی ساده است
• برنامه نویسی را می توان در چند دقیقه پیکربندی کرد.
• اندازه گیری تحت تأثیر تغییرات فشار فرآیند نیست.
• این دستگاه ها بدون تعمیر و نگهداری هستند
• در برابر خوردگی ناشی از بخارات متراکم بسیار مقاوم است
• اندازه گیری سطح تحت تأثیر تغییرات در چگالی مایع، دی الکتریک یا ویسکوزیته نیست زیرا دستگاه از نوع غیر تماسی است.
• عملکرد اندازه گیری روی مایعات آبی و بسیاری از مواد شیمیایی خوب است.

معایب سنسور اولتراسونیک چیست؟

• تأثیر دما و ترکیب مواد روی سرعت صوت وجود خواهد داشت
• با افزایش فرکانس، تضعیف اولتراسوند نیز افزایش می یابد.
• اندازه گیری سطح اولتراسونیک نسبتاً گران است.
• مصالح ساختمانی معمولاً دمای فرآیند را به حدود 158 درجه فارنهایت (70 درجه سانتیگراد) و فشار را به 43 psi (3 بار) محدود می کنند.
• وجود فوم روی سطح باعث اندازه گیری غیرقابل اعتماد می شود زیرا فوم اغلب اکو برگشتی را کاهش می دهد.
• اگر مخزن عمیق باشد یا اکو جذب یا پخش شود، خیلی مفید نیست. جسم نباید چیزی باشد که صدا را جذب کند.
• همچنین برای مخازن با دود زیاد یا رطوبت با چگالی بالا خوب نیست.

کاربرد سنسور اولتراسونیک چیست؟

• سنسورهای اولتراسونیک در زمینه پزشکی و نظامی استفاده می شود
• می توان از آن برای اندازه گیری پر بودن مخزن، سرعت باد و جهت استفاده کرد
• سنسورهای اولتراسونیک به طور گسترده برای بسیاری از کاربردهای صنعتی، برای تشخیص وجود یک هدف و همچنین برای اندازه گیری فاصله تا اهداف در بسیاری از کارخانه ها و کارخانه های پردازش خودکار استفاده می شود.
• سنسورهای اولتراسونیک برای تشخیص ارتفاع اجسام استفاده می شود
• این سنسورها برای نظارت بر شیب حلقه‌های مواد در یک فرآیند استفاده می‌شوند
• از این سنسورها می توان برای قرار دادن اجسام استفاده کرد

• مایعات مختلف از جمله مخازن ذخیره آب
• محدوده جامد متوسط مانند قیف های بارگیری و بسته بندی
• روغن معدنی
• اندازه‌گیری جریان کانال باز در سرریزها و فلومتر

عنصر در اندازه گیری سطح اولتراسونیک چیست؟

ترانسدیوسر

ترانسدیوسر جزء اصلی اندازه گیری است. این دستگاه امواج صوتی را ارسال و دریافت می کند. یک پالس صوتی با فرکانس بالا به سمت سطح ماده ای که توسط این دستگاه اندازه گیری می شود ارسال می شود که معمولاً در بالای مخزن قرار می گیرد.

پردازنده سیگنال

پردازنده سیگنال ، سیگنال ترانسدیوسر را دریافت می کند و آن را برای محاسبه سطح مواد پردازش می کند. زمان حرکت موج صوتی به سطح و برگشت را اندازه گیری می کند و فاصله تا سطح مواد را تعیین می کند.

Display

Display دستگاه سطح مواد را در مخزن یا ظرف نشان می دهد. Displayهای آنالوگ ساده نیز امکان پذیر است، همچنین Displayهای دیجیتالی پیچیده تر با عملکردهای اضافی مانند آلارم و خروجی های کنترل نیز در دسترس هستند.

پاور ساپلای

ترانسدیوسر و Display سیگنال نیروی الکتریکی لازم را توسط پاور ساپلای می دهند.

محدودیت ترانسمیتر سطح اولتراسونیک

بستگی به کیفیت اکو دارد

اگر عمق مخزن زیاد باشد یا اکو جذب یا پراکنده شود، ناخوشایند است

برای مخازن با دود زیاد یا رطوبت با چگالی بالا نامناسب است

جبران دما ضروری است.

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

مقالات مرتبط