Vad är ultraljudsnivåsensor?

Ultraljudsnivåsensor, även känd som ultraljudsvätskenivåmätare, är -beröringsfria nivåmätningsinstrument. De har hög noggrannhet, enkel installation och minimalt underhåll. Vanligtvis används för att mäta vätskenivåer i olika behållare, såväl som vattennivåer i kanaler, pooler, reservoarer, floder, sjöar och hav, de kan också mäta gränssnittsnivåer och nivåskillnader. De är särskilt lämpliga för avloppsvatten och korrosiva miljöer. När de används tillsammans med tankar och dammar för att bilda flödesmätare med öppen kanal, kan de också mäta flödeshastigheten. Därför används de i allt större utsträckning inom många industrier och områden som stål, petrokemi, vattenrening och vattenvård.

Installerad på den övre delen av en behållare, avger ultraljudsnivåmätaren, under kontroll av en elektronisk enhet, en stråle av ultraljudspulser mot objektet som mäts. Ljudvågorna reflekteras av objektets yta, och en del av det reflekterade ekot tas emot av sonden och omvandlas till en elektrisk signal. Tiden från emissionen av ultraljudsvågen till dess mottagning är proportionell mot avståndet mellan sonden och det föremål som mäts. Den elektroniska enheten detekterar denna tid och beräknar det uppmätta avståndet baserat på den kända ljudhastigheten. Avståndet från sonden till botten av tanken minus avståndet från sonden till vätskenivån är lika med den faktiska vätskenivån eller nivåhöjden. Detta används för att omvandla vätskenivåhöjden till en 4~20 mA strömsignal eller en 1~5 V spänningssignal för utmatning. Alternativt kan den överföras till kontrollcentralen via RS485-, HART- eller GPRS-kommunikation. Eftersom temperaturen har en betydande inverkan på ljudets hastighet, bör instrumentet mäta den omgivande temperaturen för att korrigera för ljudets hastighet.

Jämfört med andra typer av nivåmätare har ultraljudsnivåsensorer följande fördelar:

(1) Mätning utan-kontakt: Ultraljudsgivaren är installerad ovanför vätskeytan och kommer inte i kontakt med det uppmätta mediet. Detta möjliggör bekväm mätning av frätande, viskösa eller giftiga vätskor, undviker korrosion eller kontaminering av den uppmätta vätskan och eliminerar underhållskrav.

(2) Bra mångsidighet: Nivåmätaren kan mäta vätskenivån i öppna kanaler såväl som i stora lagringstankar.

Enkel installation och demontering.

(3) Stark anpassningsförmåga: Den har ett brett utbud av applikationer och påverkas inte av mediets densitet, dielektricitetskonstant eller konduktivitet. Den är mycket anpassningsbar till de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos den uppmätta vätskan. (4) Lämplig för att mäta nivån av giftiga, frätande och hög-viskositetsvätskor, för att övervinna bristerna hos andra nivåmätare i sådana tuffa mätmiljöer.

(5) Nästan inga rörliga mekaniska delar, inget slitage, lång livslängd och låg vikt. Det piezoelektriska elementet inuti givaren vibrerar vid akustiska frekvenser, med liten amplitud, lång livslängd och god stabilitet.

Nackdelar inkluderar främst: när den uppmätta vätskan är flyktig kan ojämn luftdensitet ovanför vätskeytan leda till större mätfel; när den uppmätta vätskeytan har stora vågor kan det lätt orsaka kaotiska ljudvågsreflektioner, vilket resulterar i fel. Dessutom har ultraljudsnivåmätare oundvikliga blinda zoner vid mätning av vätskenivåer, vilket gör korta-avståndsmätningar svåra.

Integrerade ultraljudsnivåmätare integrerar ultraljudssonden, signalbehandlingsenheten, displayen etc. i en enhet. Alla mät- och kontrollfunktioner utförs i samma hölje.

Enkel installation: På grund av dess kompakta struktur behöver endast en enhet fixeras under installationen, vilket eliminerar komplexa ledningar och installationsprocedurer. Omfattande funktionalitet: Lämplig för tuffa industriella miljöer, med skyddsklasser upp till IP66/IP67. Flera modeller finns tillgängliga, till exempel korrosions-beständiga och explosionssäkra-typer.

Förenklad kalibrering: Den integrerade designen förenklar och förenklar kalibreringsprocessen, vilket vanligtvis kräver kalibrering av hela systemet snarare än flera separata komponenter.

Integrerade ultraljudsnivåmätare används ofta i lagringstankar, industriell avloppsvattenrening, kemiska reaktionskärl och grundvattenpooler.

Delad -Ultraljudsnivåmätare av typ: Delad -typ ultraljudsnivåmätare består av en separat sond och signalbehandlingsenhet. Sonden installeras vid mätpunkten, medan signalbehandlingsenheten kan installeras i ett kontrollrum eller annan lämplig plats bort från mätpunkten. De två är sammankopplade med en kabel.

Stark anti-interferensförmåga: Med sonden och signalbehandlingsenheten åtskilda kan signalbehandlingsenheten hållas borta från områden med hög temperatur, högt tryck eller stark elektromagnetisk störning, vilket förbättrar mätnoggrannheten och tillförlitligheten.

Enkel användning: Signalbehandlingsenheten har vanligtvis en större bildskärm och fler gränssnitt, vilket underlättar justeringar och övervakning av operatörer.

Hög anpassningsförmåga: Den delade designen gör att den kan anpassa sig till tuffa mätmiljöer, som hög-temperatur, frätande gas eller vätskemiljöer. Sonden kan vara gjord av specialmaterial för att klara dessa förhållanden.

Delade ultraljudsnivåmätare av-typ är lämpliga för nivåmätning i stora lagringstankar, komplexa processer och hög-temperatur eller mycket korrosiva miljöer. De är särskilt lämpliga för applikationer som kräver fjärrmanövrering eller skydd mot miljöstörningar.

1. Mätområde och dödzon
Mätområde och dödzon är två viktiga indikatorer på ultraljudsnivåmätare.

Mätområdet representerar det maximala området som nivåmätaren kan mäta, vilket återspeglar givarens känslighet. Med andra ord, ju större mätområde desto högre känslighet. De flesta tillverkare anger mätområdet för en slät vätskeyta, men vid faktisk mätning kan vätskenivåfluktuationer, flytande föremål på ytan och närvaron av damm eller ånga i det uppmätta fasta materialet alla göra att mätområdet faller under det nominella värdet.

Den döda zonen, även känd som den blinda zonen, är det avstånd som ultraljudsnivåmätaren inte kan mäta på grund av efterskalv från ultraljudsgivaren. Till exempel innebär en dödzon på 30 cm att när avståndet mellan vätskeytan och sonden är mindre än 30 cm kommer mätning inte att vara möjlig. Därför, för produkter med samma mätområde, indikerar en mindre dödzon en bättre givaredesign; det underlättar även installationen vid mätningar i slutna tankar eller med korta mätområden.

2. Temperatur och noggrannhet
Temperaturområdet är oftast specificerat som -20 ~ 60 grader. Eftersom de flesta nivåmätare som använder LCD-skärmar har ett driftstemperaturområde som är begränsat till en viss gräns för LCD-skärmen; överskrider detta intervall kommer det att orsaka funktionsfel. Om begränsningarna för LCD-skärmen bortses från, är driftstemperaturområdet i allmänhet -40 till 80 grader. Under normala omständigheter överstiger drifttemperaturen för ultraljudsgivare sällan 150 grader: över 150 grader kan lätt skada den piezoelektriska keramiken inuti, därför kan 150 grader betraktas som en absolut destruktiv temperatur. Dessutom kan vissa material som används i tillverkningsprocessen av ultraljudsgivare inte fungera under längre perioder vid temperaturer över 100 grader; därför är den maximala temperaturgränsen för de flesta givare 100 grader .

Varför överväga noggrannhet och temperatur tillsammans? För i luft påverkar ett temperaturmätfel på 1 grad ljudets hastighet med 0,6 m/s. Vid 20 grader och 1 atmosfär är ljudhastigheten cirka 340 m/s. Därför beräknas påverkan på mätfel till 0,17 %; om temperaturmätningsfelet överstiger 3 grader, kommer nivåmätningsfelet att överstiga det nominella området på 0,5 % för de flesta tillverkare. I verkligheten är 0,5 % noggrannhet för normala temperatur- och tryckförhållanden. Vid högre eller lägre temperaturer kan mätnoggrannheten överstiga 0,5 %. Mätfel ökar också i miljöer med temperaturgradienter eller snabba temperaturförändringar. Dessutom har gassammansättningen störst inverkan på mätnoggrannheten. Till exempel, i närvaro av flyktiga vätskor, ändrar förångningen av vätskan luftsammansättningen, vilket i sin tur ändrar gasens ljudhastighet, vilket i slutändan orsakar mätfel.

3. Tryck
Under negativt tryck rekommenderas i allmänhet inte ultraljudsmätning eftersom ultraljudsutbredning uppnås genom gas. Undertryck betyder att luften inuti är försållad. Ultraljudsutbredning i försåld luft orsakar två problem: för det första ändras ljudhastigheten, vilket orsakar mätfel; för det andra ökar ljudvågsdämpningen i förtärd luft, vilket leder till ett minskat mätområde eller till och med förhindrar mätning helt.

4. Korrosivitet
Nivåmätarnas korrosivitet testar i första hand materialet i sonden. I svagt sura eller alkaliska miljöer räcker det med vanliga plastskal. Skal av polytetrafluoreten (PTFE) tål de flesta starka syror och alkalier. Det är värt att notera att om ämnet som mäts är mycket frätande och flyktigt, är det bäst att applicera lim på kretskortet när du använder en integrerad nivåmätare. Detta beror på att de flesta vattentäta höljen inte är gas-täta; när gas väl kommer in i utrustningen kommer den att fräta på kretskortet.