Industrielle Ohr

Industrielle Ohren: Wie Ultraschall "hört" Veränderungen im Flüssigkeitsniveau

Lassen Sie uns darüber sprechen, was Ultraschallwellen sind. Der Frequenzbereich von Geräuschen, die wir hören können, liegt ungefähr zwischen 20 Hertz und 20, 000 Hertz. Die Häufigkeit von Ultraschallwellen ist jedoch viel höher und reicht typischerweise zwischen 20 Kilohertz bis 100 Megahertz. Daher können unsere Ohren Ultraschallwellen nicht erkennen. Tatsächlich sind Ultraschallwellen eine Art mechanischer Welle. Sie können sich in elastischen Medien ausbreiten und aufgrund ihrer hohen Frequenz und kurzer Wellenlänge starke Richtungen, signifikante Energie und starke durchdringende Kraft während der Ausbreitung aufweisen.

Willkommen im Solidat -Labor für Mess- und Kontrolllabor. Ich bin Ihr Instrument- und Ausrüstungsmess- und -kontrollmanager. Lassen Sie uns heute über die Anwendung von Ultraschallwellen bei der Messung der Ebene sprechen.

Wenn es um die Geschichte des Ultraschalls geht, kann es auf 1793 zurückgeführt werden. Zu dieser Zeit entdeckte ein italienischer Wissenschaftler, Spallanzani, durch Experimente, dass Fledermäuse Ultraschallwellen verwenden, um ihre Umgebung zu erfassen und so das Geheimnis von Ultraschall zu enthüllen. Später wurde mit der Entwicklung der Technologie Ultraschall in Bereichen wie Erkennung, Messung und Medizin weit verbreitet. In der industriellen Produktion ist die Messung der Niveau besonders wichtig. Die Messung der Pegel bezieht sich auf die Messung der Materialhöhe in Behältern oder Räumen wie Flüssigkeiten und körnigen Feststoffen. Durch Level -Messung können wir wissen, wie viel Material im Behälter liegt, wodurch das Materialbilanz im Produktionsprozess sichergestellt wird. Wenn das Level genau kontrolliert werden kann, kann er auch die Produktion und Qualität der Produkte sicherstellen und eine sichere Produktion sicherstellen. Wie wird Ultraschall bei der Messung der Niveau verwendet?

In einfacher Hinsicht haben Ultraschallwellen in Flüssigkeiten und Feststoffen nur sehr wenig Abschwächung und äußerst stark durchdringende Fähigkeiten. Insbesondere bei undurchsichtigen Feststoffen zu Licht können sie in einen Abstand von mehreren Zehn Metern eindringen. Darüber hinaus haben Ultraschallwellen eine starke Richtungsalität und können direktional emittiert werden. Während der Messung gibt der Sensor Ultraschallwellen ab. Wenn die Wellen auf die Oberfläche des Materials stoßen, reflektieren sie zurück. Nachdem der Sensor die reflektierte Welle empfangen hat, kann er den Abstand durch Berechnung der Zeitdifferenz bestimmen und dadurch die Höhe des Flüssigkeitsspiegels erhalten. Der gesamte Messprozess erfordert keinen direkten Kontakt mit dem gemessenen Medium. Daher ist er für korrosive und erosive Umgebungen sehr geeignet und wird in Branchen wie Chemieingenieurwesen, Erdöl, Lebensmitteln, Pharmazeutika und Umweltschutz häufig eingesetzt.

Schauen wir uns als nächstes das Arbeitsprinzip der Ultraschallstufe an. Im Allgemeinen besteht eine Ultraschallspiegelmesser aus einem Wandler, einer Signalverarbeitungseinheit und einem Anzeige- oder Ausgangsmodul. Die spezifischen Messschritte sind wie folgt:

1. ** Ultraschallemission **: Der Ultraschallmesser emittiert Ultraschallimpulse mit fester Geschwindigkeit zur Zielmaterialoberfläche durch die Sonde, beispielsweise fünfmal alle zwei Sekunden.
2. ** Ultraschallausbreitung **: Ultraschallwellen propagieren mit einer bestimmten Geschwindigkeit in der Luft. Wenn sie auf die materielle Oberfläche stoßen, werden einige von ihnen wieder zu einem Echo reflektiert. Die Intensität und die Rückkehrzeit des Echos hängen mit den Eigenschaften der Zieloberfläche zusammen.
3. ** Reflexionswellenempfang **: Die Sonde erhält die von der Materialoberfläche reflektierten Ultraschallwellensignale und wandelt sie in elektrische Signale um. Gleichzeitig misst es die Zeit, die der Ultraschallpuls zum Reisen benötigt.
4. ** Berechnung der Ebene **: Berechnen Sie durch Messung der Ausbreitungszeit des Ultraschallimpulses die Zeitdifferenz von der Emission zur Rezeption und berechnen Sie dann die Formel, um den Abstand vom Sensor zur materiellen Oberfläche zu berechnen. Die Formel lautet: D=V × ΔT ÷ 2, wobei V die Schallgeschwindigkeit im Medium ist, ΔT der Zeitunterschied von der Emission der Ultraschallwelle zur Empfang des Echos und D ist der Abstand vom Sensor zur materiellen Oberfläche. Da die geometrischen Form- und Höhenparameter des Behälters bekannt sind, kann die Stufehöhe unter Verwendung der Formel L=e - d berechnet werden, wobei L die gemessene Höhe der Stufe ist, E ist der Abstand von der Sensorinstallationsbasis bis zur Unterseite des Behälters (die leere Tankhöhe oder die Gesamthöhe), und D ist die Entfernung von der Entfernung von der Materialoberfläche zum Material.

In praktischen Anwendungen sind jedoch einige Punkte zu beachten. Erstens wird die Schallgeschwindigkeit von den mittleren und Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit usw. beeinflusst. In der Luft steigt beispielsweise die Temperaturgeschwindigkeit in der Luft um ungefähr 0}. 6 Meter pro Sekunde. Daher werden bei tatsächlichen Messungen Temperatursensoren normalerweise für die Temperaturkompensation installiert, um die Messgenauigkeit sicherzustellen. Zweitens können Ultraschallwellen sich möglicherweise nicht in einem Vakuum oder unter extremen Druckbedingungen ausbreiten, sodass auch die anwendbare Umgebung sorgfältig berücksichtigt werden muss.

Darüber hinaus ist auch die Installationsposition und Ausrichtung des Ultraschallsensors sehr wichtig. Der Sensor sollte mit der Oberfläche des gemessenen Materials ausgerichtet sein, und Hindernisse sollten so weit wie möglich vermieden werden, um Störungen mit den Echos zu verhindern. Wenn sich ein Rührer oder andere Strukturen im Behälter befinden, können falsche Echos erzeugt werden. Zu diesem Zeitpunkt muss die Signalverarbeitungstechnologie verwendet werden, um die richtigen Echos zu identifizieren. Darüber hinaus können Staub, Dampf oder Schaum in der Luft auch die Ausbreitung und Reflexion von Ultraschallwellen beeinflussen. In solchen Fällen müssen möglicherweise andere Maßnahmen ergriffen werden, um mit der Einmischung umzugehen.

Schließlich gibt es ein kleines Detail, das Aufmerksamkeit benötigt: Das Ultraschallmesser hat eine bestimmte Entfernung in der Nähe der Sonde, die nicht gemessen werden kann. Dies liegt daran, dass der emittierte Ultraschallimpuls eine bestimmte Zeitbreite hat und der Sensor nach dem Emission der Ultraschallwelle immer noch verbleibende Schwingungen aufweist. Während dieser Zeit kann das reflektierte Echo nicht erkannt werden. Diese Entfernung wird als blinde Zone bezeichnet. Daher sollte der höchste Teil des gemessenen Materials im Allgemeinen nicht in die blinde Zone des Sensors gelangen.