Ako dôveryhodný dodávateľ metrov ultrazvukových metrov sa často pýtam, ako tieto pozoruhodné zariadenia fungujú. Ultrazvukové merače sa široko používajú v rôznych odvetviach na meranie hladiny kvapalín, tuhých látok a kaliek v nádržiach, silách a iných nádobách. V tomto blogovom príspevku vysvetlím pracovný princíp ultrazvukových metrov, ich komponenty, výhody a aplikácie.
Pracovný princíp ultrazvukových metrov
Základným princípom za ultrazvukovým meračom úrovne je meranie času, ktorý trvá, kým ultrazvukový impulz prechádza z senzora na povrch meraného materiálu a späť. Ultrazvukové vlny sú zvukové vlny s frekvenciami vyššími ako horná hranica zvukového sluchu, zvyčajne nad 20 kHz. Tieto vlny sú emitované prevodníkom, ktorý je zariadením, ktoré prevádza elektrickú energiu na ultrazvukové vlny a naopak.
Keď je prevodník emitovaný ultrazvukovým impulzom, prechádza vzduchom alebo iným médiom smerom k povrchu materiálu. Keď impulz dosiahne povrch, odráža sa späť smerom k prevodníkovi. Prevodník potom detekuje odrazený impulz a meria čas potrebný na to, aby impulz cestoval na povrch a späť. Tento čas je známy ako „čas letu“.
Vzdialenosť medzi prevodníkom a povrchom materiálu sa dá vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:
Vzdialenosť = (rýchlosť zvuku x čas letu) / 2
Rýchlosť zvuku vo vzduchu je približne 343 metrov za sekundu pri teplote miestnosti. Rýchlosť zvuku sa však môže líšiť v závislosti od teploty, vlhkosti a zloženia média, cez ktoré ultrazvukové vlny prechádzajú. Preto je väčšina meračov ultrazvukovej úrovne vybavená teplotnými senzormi, aby sa kompenzovali zmeny v rýchlosti zvuku.
Komponenty ultrazvukového merača
Ultrazvukový merač úrovne zvyčajne pozostáva z nasledujúcich komponentov:
- Prevodník:Prevodník je srdcom ultrazvukového merača. Emituje ultrazvukové impulzy a detekuje odrazené impulzy. Prevodníky môžu byť vyrobené z rôznych materiálov, ako je piezoelektrická keramika alebo polyméry.
- Elektronický modul:Elektronický modul je zodpovedný za generovanie elektrických signálov, ktoré poháňajú prevodník, spracovanie odrazených signálov a výpočet vzdialenosti od povrchu materiálu. Poskytuje tiež rozhranie na pripojenie úrovne merača k iným zariadeniam, ako sú radiče alebo displeje.
- Displej:Niektoré merače ultrazvukovej úrovne sú vybavené displejmi, ktoré ukazujú nameranú úroveň, vzdialenosť alebo iné parametre. Displeje môžu byť digitálne alebo analógové.
- Výstupné rozhranie:Ultrazvukové merače úrovne môžu byť vybavené rôznymi výstupnými rozhraniami, ako sú 4-20 Ma, Modbus, Hart alebo Ethernet. Tieto rozhrania umožňujú merač úrovne komunikovať s inými zariadeniami, ako sú ovládače, záznamy alebo alarmy.
Výhody meračov ultrazvukovej úrovne
Ultrazvukové merače úrovne ponúkajú niekoľko výhod oproti iným typom meracích zariadení na úrovni, ako napríklad:
- Nekontaktné meranie:Ultrazvukové merače na úrovni nevyžadujú fyzický kontakt s meraným materiálom. Vďaka tomu sú vhodné na meranie úrovne korozívnych, viskóznych alebo nebezpečných materiálov.
- Vysoká presnosť:Ultrazvukové merače môžu poskytovať merania vysokej presnosti, zvyčajne v rámci ± 0,25% až ± 1% z celého rozsahu.
- Široký rozsah aplikácií:Ultrazvukové merače sa môžu použiť na meranie hladiny kvapalín, tuhých látok a kaliek v rôznych odvetviach, ako sú chemické, potravinové a nápoje, farmaceutické a vodné úpravy.
- Ľahká inštalácia a údržba:Ultrazvukové merače úrovne sa relatívne ľahko inštalujú a udržiavajú. Nevyžadujú žiadne pohyblivé časti ani priamy kontakt s materiálom, čo znižuje riziko mechanického zlyhania a kontaminácie.
Aplikácie metrov ultrazvukovej úrovne
Ultrazvukové merače sa používajú v širokej škále aplikácií vrátane:
- Meranie hladiny kvapaliny:Ultrazvukové merače úrovne sa bežne používajú na meranie hladiny kvapalín v nádržiach, nádržiach a potrubiach. Môžu sa použiť na monitorovanie hladiny vody, oleja, chemikálií a iných tekutín.
- Meranie pevnej úrovne:Meračky ultrazvukovej úrovne sa môžu tiež použiť na meranie hladiny tuhých látok, ako sú prášky, zrná a pelety, v silách, násypkách a nádobách.
- Meranie úrovne kalu:Ultrazvukové merače sa môžu použiť na meranie hladiny kalov, ktoré sú zmesami tuhých látok a tekutín, v nádržiach a potrubiach.
- Prevencia prepadu:Ultrazvukové merače úrovne sa môžu použiť na zabránenie pretečeniu v nádržiach a iných nádobách poskytnutím poplachu, keď úroveň dosiahne určitý prah.
- Správa zásob:Meračky ultrazvukovej úrovne sa môžu použiť na monitorovanie inventára kvapalín a tuhých látok v nádržiach a silách, ktoré môžu pomôcť optimalizovať výrobný proces a znížiť odpad.
Typy ultrazvukových metrov na úrovni
Na trhu je k dispozícii niekoľko typov ultrazvukových meračov, z ktorých každý má vlastné výhody a nevýhody. Niektoré z najbežnejších typov meračov ultrazvukovej úrovne zahŕňajú:
- 4-20 mA štvorvodičový systém ultrazvukový merač kvapaliny:Tento typ ultrazvukového merača využíva štvorvodňový systém na zabezpečenie výkonu prevodníka a prenášanie meracieho signálu. Je vhodný pre aplikácie, v ktorých sú potrebné dlhé káblové cykly alebo ak je potrebné pripojiť merač úrovne k systému diaľkového ovládania.
- 4-20MA integrovaný obrys dvojvodiča kvapaliny:Tento typ ultrazvukového merača využíva dvojvodičový systém na zabezpečenie výkonu prevodníka a prenášanie meracieho signálu. Je vhodný pre aplikácie, kde je dôležitá jednoduchosť a nákladová efektívnosť.
- Štvorčlenný ultrazvukový rozchod:Tento typ ultrazvukového merača využíva štvorvodňový systém na zabezpečenie výkonu prevodníka a prenášanie meracieho signálu. Je vhodný pre aplikácie, kde je potrebná vysoká presnosť a spoľahlivosť.
Záver
Ultrazvukové merače sú spoľahlivým a presným spôsobom merania hladiny kvapalín, tuhých látok a kaliek v rôznych odvetviach. Ponúkajú niekoľko výhod oproti iným typom meracích zariadení na úrovni, ako sú nekontaktné meranie, vysoká presnosť, široká škála aplikácií a ľahká inštalácia a údržba. Ak hľadáte riešenie na meranie úrovne pre svoju aplikáciu, odporúčam vám zvážiť ultrazvukový merač úrovne.
Ako dodávateľ ultrazvukových metrov úrovne ponúkame širokú škálu produktov, ktoré vyhovujú vašim špecifickým potrebám. Naše výrobky sú navrhnuté tak, aby poskytovali vysokú presnosť, spoľahlivosť a ľahké použitie. Ak máte akékoľvek otázky alebo by ste chceli diskutovať o svojej žiadosti podrobnejšie, neváhajte nás kontaktovať. Tešíme sa, že s vami spolupracujeme na tom, aby sme našli najlepšie riešenie na meranie úrovne pre vaše potreby.
Odkazy
- „Meranie ultrazvukovej úrovne,“ Emerson Process Management, 2018.
- „Príručka na meranie úrovne“, Endress+Hauser, 2019.
- „Princípy merania úrovne,“ Siemens AG, 2020.