Industriële oren: hoe ultrasone veranderingen in vloeistofniveau 'horen'

Industriële oren: hoe echografie "hoort" verandert in vloeistofniveau

Laten we het hebben over wat ultrasone golven zijn. Het frequentiebereik van geluiden die we kunnen horen, is ongeveer 20 Hertz en 20, 000 Hertz. De frequentie van ultrasone golven is echter veel hoger, meestal variërend van 20 kilohertz tot 100 megahertz. Daarom kunnen onze oren geen ultrasone golven detecteren. Ultrasone golven zijn zelfs een soort mechanische golf. Ze kunnen zich voortplanten in elastische media en vanwege hun hoge frequentie en korte golflengte hebben ze een sterke directionaliteit, significante energie en sterk doordringende kracht tijdens de voortplanting.

Welkom bij het Solidat -meting en het controlelaboratorium. Ik ben uw instrument- en apparatuurmeting en controlemanager. Laten we het vandaag hebben over de toepassing van ultrasone golven in niveaumeting.

Als het gaat om de geschiedenis van echografie, kan dit worden teruggevoerd op 1793. Op dat moment ontdekte een Italiaanse wetenschapper, Spallanzani, door experimenten dat vleermuizen ultrasone golven gebruiken om hun omgeving te voelen, waardoor het mysterie van echografie wordt onthuld. Later, met de ontwikkeling van technologie, werd echografie op grote schaal toegepast op gebieden zoals detectie, meting en geneeskunde. Bij de industriële productie is het niveau van niveau met name belangrijk. Niveau -meting verwijst naar het meten van de hoogte van materialen in containers of ruimtes, zoals vloeistoffen en korrelige vaste stoffen. Door niveau meten kunnen we weten hoeveel materiaal in de container zit, waardoor de materiaalbalans in het productieproces wordt gewaarborgd. Als het niveau nauwkeurig kan worden geregeld, kan het ook zorgen voor de output en kwaliteit van de producten, en zorgen voor een veilige productie. Dus, hoe wordt echografie gebruikt bij niveaumeting?

In eenvoudige bewoordingen hebben ultrasone golven zeer weinig verzwakking in vloeistoffen en vaste stoffen en hebben een extreem sterk doordringend vermogen. Vooral in ondoorzichtige vaste stoffen aan het licht, kunnen ze een afstand van enkele tientallen meters binnendringen. Bovendien hebben ultrasone golven een sterke directionaliteit en kunnen ze directioneel worden uitgestoten. Tijdens het meten stoot de sensor ultrasone golven uit. Wanneer de golven het oppervlak van het materiaal tegenkomen, zullen ze terug reflecteren. Nadat de sensor de gereflecteerde golf ontvangt, kan deze de afstand bepalen door het tijdsverschil te berekenen en daardoor de hoogte van vloeistofniveau te verkrijgen. Het gehele meetproces vereist geen direct contact met het gemeten medium, dus het is zeer geschikt voor corrosieve en erosieve omgevingen en wordt veel gebruikt in industrieën zoals chemische engineering, petroleum, voedsel, farmaceutische producten en milieubescherming.

Laten we vervolgens eens kijken naar het werkende principe van de ultrasone niveau -meter. Over het algemeen bestaat een ultrasoon niveau -meter uit een transducer, een signaalverwerkingseenheid en een display- of uitvoermodule. De specifieke meetstappen zijn als volgt:

1. ** Ultrasone emissie **: De ultrasone niveau meter stoot ultrasone pulsen uit met een vaste snelheid naar het doelmateriaaloppervlak door de sonde, bijvoorbeeld vijf keer om de twee seconden.
2. ** Ultrasone propagatie **: Ultrasone golven verspreiden zich met een bepaalde snelheid in de lucht. Wanneer ze het materiaaloppervlak tegenkomen, worden sommigen van hen terug weergegeven om een ​​echo te vormen. De intensiteit en retourtijd van de echo zijn gerelateerd aan de kenmerken van het doeloppervlak.
3. ** Reflectiegolfreceptie **: De sonde ontvangt de ultrasone golfsignalen die van het materiaaloppervlak worden gereflecteerd en zet ze om in elektrische signalen. Tegelijkertijd meet het de tijd die nodig is om de ultrasone puls te reizen.
4. ** Berekenniveau **: Bereken door de voortplantingstijd van de ultrasone puls te meten, bereken het tijdsverschil met emissie tot ontvangst en gebruik vervolgens de formule om de afstand van de sensor tot het materiaaloppervlak te berekenen. De formule is: d=v × Δt ÷ 2, waarbij v de geluidssnelheid in het medium is, Δt is het tijdsverschil met de emissie van de ultrasone golf tot de ontvangst van de echo en D is de afstand van de sensor tot het materiaaloppervlak. Omdat de geometrische vorm- en hoogteparameters van de container bekend zijn, kan bovendien de niveauhoogte worden berekend met behulp van de formule L=E - D, waarbij L de gemeten niveauhoogte is, is E de afstand van de sensorinstallatiebasis tot de bodem van de container (die de lege tankhoogte of totale tankhoogte is) en D is de afstand van de sensor tot het materiaaloppervlak.

Er zijn echter enkele punten die in praktische toepassingen moeten worden opgemerkt. Ten eerste wordt de geluidssnelheid beïnvloed door de medium- en omgevingscondities, zoals temperatuur, druk, vochtigheid, enz. Bijvoorbeeld, in lucht, voor elke temperatuurstijging van 1 graden, zal de geluidssnelheid met ongeveer 0 toenemen. 6 meter per seconde. Daarom worden in werkelijke metingen meestal temperatuursensoren geïnstalleerd voor temperatuurcompensatie om de meetnauwkeurigheid te garanderen. Ten tweede kunnen ultrasone golven zich mogelijk niet verspreiden in een vacuüm of onder extreme drukomstandigheden, dus de toepasselijke omgeving moet ook zorgvuldig worden overwogen.

Bovendien zijn de installatiepositie en de oriëntatie van de ultrasone sensor ook erg belangrijk. De sensor moet worden uitgelijnd met het oppervlak van het gemeten materiaal en obstakels moeten zoveel mogelijk worden vermeden om interferentie met de echo's te voorkomen. Als er een roerder of andere structuren in de container zijn, kunnen valse echo's worden gegenereerd. Op dit moment moet signaalverwerkingstechnologie worden gebruikt om de juiste echo's te identificeren. Bovendien kan stof, stoom of schuim in de lucht ook de verspreiding en weerspiegeling van ultrasone golven beïnvloeden. In dergelijke gevallen moeten andere maatregelen worden genomen om de interferentie aan te pakken.

Ten slotte is er één klein detail dat aandacht nodig heeft: de ultrasone niveau meter heeft een bepaalde afstand in de buurt van de sonde die niet kan worden gemeten. Dit komt omdat de uitgezonden ultrasone puls een bepaalde tijdsbreedte heeft en de sensor nog steeds resterende trillingen zal hebben na het uitzenden van de ultrasone golf. Tijdens deze periode kan de gereflecteerde echo niet worden gedetecteerd. Deze afstand wordt de blinde zone genoemd. Daarom mag het hoogste deel van het gemeten materiaal in het algemeen niet de blinde zone van de sensor betreden.