مبدأ العمل بالموجات فوق الصوتية قياس مستوى السائل

بالموجات فوق الصوتية قياس مستوى السائل ، chuchen التكنولوجيا هي المهنية في صناعة مقياس مستوى السائل بالموجات فوق الصوتية مصنعين ، ولكن أيضا بالموجات فوق الصوتية قياس مستوىي شعرية، كمية كبيرة من ممتازة ! هذا الصك يحتوي على العديد منزي ليالتكنولوجيا ، مع العلامة التجارية الجديدة تكنولوجيا معالجة الإشارات ، مع السلامة ، والنظافة ، عالية الدقة ، والخدمة الطويلة في الحياة ، والاستقرار ، والموثوقية ، وسهولة التركيب والصيانة ، قراءة بسيطة ، وهلم جرا ، وتستخدم على نطاق واسع في البترول والكيماويات ، ومعالجة المياه ، والحفاظ على المياه ، والصلب ، ومناجم الفحم ، والطاقة الكهربائية ، وتجهيز الأغذية وغيرها من الصناعات ، حمض ، قلوي ، والملح ، ومكافحة التآكل ، وارتفاع درجة الحرارة ، واقية من الانفجار وغيرها من المجالات . هذا الصك يمكن أن تكون مرتبطة إلى مختلف البلدان النامية من خلال نظام 4 ~ 20mA أو RS485 ( بروتوكول MODBUS ) ، وتوفير البيانات في الوقت الحقيقي على مستوى التشغيل الآلي للصناعة .

مبدأ بالموجات فوق الصوتية قياس مستوى السائل : تحليل كامل من خصائص الموجات الصوتية على حساب مستوى السائل

أولا ، الخصائص الأساسية بالموجات فوق الصوتية : لماذا تختار الموجات فوق الصوتية ؟

• اتجاه قويعالية التردد الموجات فوق الصوتية قصيرة الطول الموجي ( على سبيل المثال ، 20khz الموجة الصوتية حوالي 1.7cm ، 200khz الطول الموجي حوالي 1.7mm ) ، نشر زاوية صغيرة ، يمكن أن تركز على سطح السائل ، والحد من انعكاس الضالة التدخل .

• الاعتماد على وسائل الإعلامالموجات فوق الصوتية يجب أن تمر من خلال مرونة متوسطة ( مثل الهواء ، السائل ، الصلبة ) نشر ، لا يمكن أن تنتشر في فراغ ، وهذا هو السبب في أنها تعتمد على قياس المسافة المتوسطة .

• خصائص الانعكاسعندما الموجات فوق الصوتية من نوع واحد إلى آخر من وسائل الإعلام ( مثل الهواء السائل ) ، لأن اثنين من وسائل الإعلام مقاومة صوتية ( كثافة متوسطة × سرعة الصوت ) فرق كبير ، وسوف يكون هناك انعكاس واضح ( الانعكاس يمكن أن تصل إلى أكثر من 90 في المائة ) ، وهذا هو مستوى السائل صدى إشارة المصدر .

• استقرار سرعة انتشارسرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الهواء حوالي 340 م / ث في مستوى الضغط الجوي ، و العلاقة الخطية بين السرعة و درجة الحرارة .

مبدأ القياس الأساسية : عملية كاملة من صدى تتراوح

1 . الموجات فوق الصوتية : من الإشارات الكهربائية إلى الموجات الميكانيكية

• قياس مستوىدائرة التحكم الرئيسيةعالية التردد نبض الإشارات الكهربائية ( عادة ما تكون المعالجات الدقيقة ) يتم إنشاؤها ( التردد 20kHz ~ 200kHz ) . مجموعة واسعة من الترددات المنخفضة ، والحد من التوهينمحول ( التحقيق )منتدى

• محول هو العنصر الأساسي الذي يعمل على أساس " تأثير كهرضغطية " : كهرضغطية الكريستال ( على سبيل المثال ، كهرضغطية السيراميك ) داخل محول يولد الاهتزاز الميكانيكي تحت الإثارة من نبض الكهربائية ، الطاقة الكهربائية يتم تحويلها إلى طاقة ميكانيكية بالموجات فوق الصوتية ، والتي تنبعث منها في اتجاه قياس مستوى السائل .

2 - انتشار الموجات الصوتية : مسارات التوهين في الهواء

• الموجات فوق الصوتية من التحقيق ، في الهواء على طول خط مستقيم ، سرعة انتشار العوامل البيئية :

• درجة الحرارةالعوامل الأساسية التي تؤثر على سرعة الصوت ، كما ذكر أعلاه ، تختلف بشكل ملحوظ مع درجة الحرارة ( الصيغة : ت = 331.4 + 0.607 × ر ، حيث ر هو درجة حرارة البيئة ℃ ) .

• ضغط الهواءتأثير صغير ، يمكن تجاهلها في مستوى الضغط الجوي ، فقط في الهضبة وغيرها من انخفاض الضغط الجوي في البيئة تحتاج إلى صقل .

• رطوبةزيادة الرطوبة يمكن أن تجعل كثافة الهواء تغيير طفيف ، مما يؤدي إلى سرعة الصوت الانحراف حوالي 0.1 في المائة ، عادة ما تكون مهملة .

• الموجات فوق الصوتية يمكن أن تخفف من امتصاص الهواء ونثر ( على سبيل المثال ، الغبار ، بخار الماء ) في نشر العملية . أكبر نطاق القياس ، وارتفاع وتيرة ، وأكثر وضوحا من التوهين ( وبالتالي ، فإن معظم مجموعة مقياس مستوى السائل استخدام الموجات الصوتية ذات التردد المنخفض ) .

3 . انعكاس مستوى السائل : توليد إشارة الصدى

• عندما تصل إلى سطح السائل بالموجات فوق الصوتية ، مقاومة صوتية من الهواء ( مقاومة صوتية حوالي 415 رايل ) يختلف كثيرا عن السائل ( على سبيل المثال ، مقاومة صوتية من الماء حوالي 1.48 × 10 ⁶ رايل ) .انعكاس المرآةتشكيل صدى .

• إذا كان هناك رغوة ، موجة أو تعليق على مستوى السائل ، الانعكاس سوف تنخفض ( رغوة الانعكاس قد يكون أقل من 30 ٪ ) ، إشارة الصدى سوف تضعف .

4 . صدى الاستقبال : من الموجات الميكانيكية إلى إشارات كهربائية

• صدى بعد التفكير يتم التقاطها من قبل نفس محول ( أو مستقلة تلقي محول ) ، كهرضغطية الكريستال تحويل الاهتزازات الميكانيكية إلى إشارات كهربائية ضعيفة ، ثم يتم تضخيمها من قبل المضخم ، وتصفيتها ( إزالة الضوضاء البيئية ) ، ثم تنتقل إلى دائرة التحكم الرئيسية .

• دائرة التحكم الرئيسية يجب أن نميز بين " صدى " و " تدخل صدى " ( على سبيل المثال ، انعكاس جدار السفينة ، فقاعة انعكاس ) ، وعادة من خلال الوسائل التالية :

• مجموعةمنطقة عمياءصدى في مسافة معينة ( على سبيل المثال ، 0.3 ~ 1 متر ) تحت التحقيق لا يمكن تحديدها ، وبالتالي تجنب التدخل من مسافة قريبة من الانعكاس .

• صدى مميزة التحليل : السعة والتردد صدى فعالة تتفق مع الموجات المرسلة ، في حين أن التدخل صدى عادة ما تكون منخفضة السعة والتردد اضطراب .

5 - حساب مستوى السائل : التحول من فرق التوقيت إلى الارتفاع

• دائرة التحكم الرئيسية تسجل فرق التوقيت بين " وقت الإرسال " و " وقت تلقي صدى "وقت السفر ذهابا وإيابا. لا

• حساب المسافة العمودية من التحقيق إلى مستوى السائل ( د ) : بسبب موجة الصوت ذهابا وإيابا ، في اتجاه واحد المسافة الفعلية هي نصف سرعة الصوت ( ت ) و الوقت ( ر ) المنتج ، وهذا هو :

• حساب ارتفاع مستوى السائل الفعلي ( ح ) : إذا كان ارتفاع تركيب المسبار ( ح ، المسافة العمودية من المسبار إلى الجزء السفلي من الحاوية ) هو معروف ، ارتفاع مستوى السائل هو :

• وأخيرا ، قياس مستوى السائل الناتج من 4 ~ 20mA الإشارات الحالية ، RS485 الاتصالات أو العرض الرقمي .

المكونات الرئيسية : الأجهزة الأساسية لضمان مبدأ الهبوط

1. محول ( التحقيق )

• بولي تترافلوروإيثيلين : حمض قاعدة المقاومة ، ومناسبة الكيميائية المشهد ؛

• الفولاذ المقاوم للصدأ : مقاومة للتآكل ، ومناسبة للغبار والجسيمات والبيئة ؛

• مادة البولي بروبيلين : خفيفة الوزن ، منخفضة التكلفة ، ومناسبة للمياه النظيفة والصرف الصحي المشهد .

• وظيفة : تحقيق ثنائية الاتجاه تحويل الإشارات الكهربائية والموجات فوق الصوتية ، وتنقسم إلى " إرسال / استقبال التكامل " ( منخفضة التكلفة ، ومناسبة لمعظم المشاهد ) و " فصل " ( المضادة للتشويش قوية ، ومناسبة لظروف العمل المعقدة ) .

• المواد : سطح المسبار يجب أن تكون مقاومة للتآكل البيئي .

2. دائرة التحكم الرئيسية

• الأساسية هي المعالجات الدقيقة ( مثل مكو ، حزب اليسار الديمقراطى ) ، المسؤولة عن توليد الإشارات المرسلة ، والتقاط صدى الوقت ، وتنفيذ خوارزمية التعويض درجة الحرارة ، وحساب مستوى السائل ، إخراج البيانات .

• مفتاح الأداء : الوقت دقة القياس ( يجب أن تصل إلى مستوى النانوسيكند ، على سبيل المثال ، 1ns دقة المقابلة بالجو خطأ حوالي 0.17mm ) ، ومكافحة التشويش القدرة ( من خلال الكهرومغناطيسية التدريع ، مرشح الدائرة لتحقيق ) .

3. استشعار درجة الحرارة

• بنيت في الثرمستور المجلس الوطني الانتقالي أو pt1000 الاستشعار ، في الوقت الحقيقي رصد درجة حرارة البيئة ، من أجل تصحيح سرعة الصوت ( ت ) ، هو ضمان دقة القياس من وسائل التعويض الأساسية ( لا تعويض درجة الحرارة ، والتغيرات في درجة الحرارة 10 ℃ يمكن أن يؤدي إلى ± 3 ٪ خطأ ) .

4. إمدادات الطاقة وحدة الانتاج

• إمدادات الطاقة : عادة ما تدعم 24V العاصمة امدادات الطاقة الصناعية ، وبعض نماذج متوافقة مع 110 ~ 220 فولت التيار المتردد .

• الإخراج : التناظرية ( 4 ~ 20mA ) ، الرقمية ( RS485 / MODBUS ) ، تتابع التبديل ( المستخدمة في ارتفاع وانخفاض مستوى التنبيه ) ، لتلبية احتياجات مختلف نظم التحكم .

مصادر الخطأ والتعويض : التقنيات الرئيسية لتحسين دقة

1. درجة الحرارة خطأ

• في حالة عدم التعويض ، الانحراف في درجة الحرارة 10 ℃ و سرعة الصوت الانحراف حوالي 6 م / ث ، مستوى السائل خطأ المقابلة 10 م مجموعة يمكن أن تصل إلى ± 8 سم .

• طريقة التعويض : درجة الحرارة التي تم جمعها في الوقت الحقيقي من خلال المدمج في أجهزة استشعار درجة الحرارة ، سرعة الصوت الصيغة ( ت = 331.4 + 0.607 * ر ) هو تصحيح الخطأ هو التحكم في ± 0.1 في المائة .

2. تذبذب مستوى الخطأ

• تذبذب حاد في مستوى السائل يمكن أن يؤدي إلى عدم استقرار إشارة الصدى و فرق التوقيت ( ر ) تقلب .

• طريقة التعويض : استخدام " قياس متعددة مع متوسط القيمة " ( على سبيل المثال ، 10 مرات قياس متوسط ) ، مجموعة " معامل التخميد " ( تأخير سرعة الانتاج ) ، أو مع الدليل الموجي ( الحد من تذبذب مستوى السائل ) .

3. تدخل البيئة خطأ

• اختيار " ارتفاع درجة الحرارة التحقيق " ( 150 درجة مئوية أو أكثر ) للتعامل مع بيئة البخار .

• زيادة قوة التحقيق ( زيادة سعة الموجة الصوتية المنبعثة ) ضد التوهين .

• تثبيت الغبار يغطي ، غطاء البداية للحد من التدخل المادي .

• البخار والغبار تيار قوي يمكن أن يؤدي إلى تشتت الموجات الصوتية أو التوهين ، صدى إشارة ضعيفة أو حتى فقدت .

• الأسلوب الأمثل :

4. تركيب خطأ

• يميل تركيب المسبار يمكن أن يؤدي إلى انحراف في قياس المسافة ( د ) هو " الميل " بدلا من المسافة العمودية .

• تجنب الطريقة : عند تثبيت ، تأكد من أن التحقيق هو عمودي على مستوى السائل ( زاوية الميل ≤ 3 ° ) ، بعيدا عن جدار السفينة ( المسافة ≥ 1 / 6 من قطر السفينة ) ، والحد من انعكاس الجدار .

الحد من المبدأ : حدود المشهد

• لا يمكن استخدامها في بيئة فراغ أو غاز خاملالموجات فوق الصوتية يجب أن تنتشر في الهواء ، لا إشارة في فراغ .

• لا تصلح لزوجة عالية أو سهلة التبلور متوسطةإذا كان مستوى السائل يغطي طبقة سميكة من الكريستال ، انعكاس صدى يمكن استيعابها ، مما يؤدي إلى فشل القياس ( يجب أن تكون مجهزة مع تنظيف الجهاز ) .

• مجموعة محدودةفي الهواء بالموجات فوق الصوتية تخفيف أسرع ، النموذج التقليدي هو أكبر مجموعة من حوالي 50 متر ( التردد المنخفض التحقيق ) ، أبعد من هذا النطاق تحتاج إلى اختيار رادار قياس مستوى .

• دقة أقل من الاتصال مترالدقة التقليدية الصناعية بالموجات فوق الصوتية قياس مستوى السائل هو ± 0.5 ٪ ~ 1 ٪ ± خ م ، أقل من مدخلات قياس مستوى السائل ( ± 0.1 في المائة خ م ) ، لا تصلح عالية الدقة قياس المشهد .

ملخص