Urechile industriale: modul în care ecografia „aude” se schimbă la nivelul lichidului
May 12, 2025| Urechile industriale: modul în care ecografia „aude” se schimbă la nivelul lichidului
Să vorbim despre ce sunt valurile cu ultrasunete. Gama de sunete de frecvență pe care o putem auzi este de aproximativ 20 Hertz și 20, 000 Hertz. Cu toate acestea, frecvența undelor cu ultrasunete este mult mai mare, de obicei variind de la 20 kilohertz la 100 megahertz. Prin urmare, urechile noastre nu pot detecta valuri cu ultrasunete. De fapt, undele ultrasonice sunt un tip de undă mecanică. Ele se pot propaga în medii elastice și, datorită frecvenței lor ridicate și a lungimii de undă scurte, au o direcționalitate puternică, energie semnificativă și o putere puternică de penetrare în timpul propagărilor.
Bine ați venit la laboratorul de măsurare și control Solidat. Sunt managerul dvs. de măsurare și control al instrumentului și echipamentelor. Astăzi, să vorbim despre aplicarea undelor cu ultrasunete în măsurarea nivelului.
Când vine vorba de istoria ecografiei, acesta poate fi urmărit până în 1793. La acea vreme, un om de știință italian, Spallanzani, a descoperit prin experimente că liliecii folosesc valuri cu ultrasunete pentru a -și simți împrejurimile, dezvăluind astfel misterul ecografiei. Ulterior, odată cu dezvoltarea tehnologiei, ecografia a fost aplicată pe scară largă în domenii precum detectarea, măsurarea și medicina. În producția industrială, măsurarea nivelului este deosebit de importantă. Măsurarea nivelului se referă la măsurarea înălțimii materialelor în containere sau spații, cum ar fi lichide și solide granulare. Prin măsurarea nivelului, putem ști cât de mult material este în container, asigurând astfel echilibrul material în procesul de producție. Dacă nivelul poate fi controlat cu precizie, acesta poate asigura, de asemenea, producția și calitatea produselor, precum și asigură o producție sigură. Deci, cum se folosește ecografia în măsurarea nivelului?
În termeni simpli, undele ultrasonice au foarte puține atenuații în lichide și solide și au o capacitate de penetrare extrem de puternică. Mai ales în solidele opace până la lumină, ei pot pătrunde la o distanță de mai multe zeci de metri. Mai mult decât atât, undele ultrasonice au o direcționalitate puternică și pot fi emise direcțional. În timpul măsurării, senzorul emite unde ultrasonice. Când undele se întâlnesc cu suprafața materialului, acestea se vor reflecta înapoi. După ce senzorul primește unda reflectată, acesta poate determina distanța calculând diferența de timp și, prin urmare, obține înălțimea nivelului lichidului. Întregul proces de măsurare nu necesită un contact direct cu mediul măsurat, deci este foarte potrivit pentru mediile corozive și erozive și este utilizat pe scară largă în industrii precum inginerie chimică, petrol, alimente, produse farmaceutice și protecție asupra mediului.
În continuare, să aruncăm o privire asupra principiului de lucru al gabaritului la nivel cu ultrasunete. În general, un gabarit la nivel ultrasonic constă dintr -un traductor, o unitate de procesare a semnalului și un modul de afișare sau ieșire. Etapele specifice de măsurare sunt următoarele:
1. ** Emisie cu ultrasunete **: contorul de nivel ultrasonic emite impulsuri ultrasonice la o viteză fixă spre suprafața materialului țintă prin sondă, de exemplu, de cinci ori la două secunde.
2. ** Propagare cu ultrasunete **: undele cu ultrasunete se propagă la o anumită viteză în aer. Când întâlnesc suprafața materialului, unele dintre ele vor fi reflectate înapoi pentru a forma un ecou. Intensitatea și timpul de întoarcere al ecoului sunt legate de caracteristicile suprafeței țintă.
3. ** Recepția undelor de reflecție **: sonda primește semnalele de undă cu ultrasunete reflectate de pe suprafața materialului și le transformă în semnale electrice. În același timp, măsoară timpul necesar pentru ca pulsul cu ultrasunete să călătorească.
4. ** Nivelul de calcul **: Măsurarea timpului de propagare a pulsului cu ultrasunete, calculați diferența de timp de la emisie la recepție, apoi folosiți formula pentru a calcula distanța de la senzor la suprafața materialului. Formula este: D=V × ΔT ÷ 2, unde V este viteza sunetului în mediu, ΔT este diferența de timp de la emisia undei cu ultrasunete la recepția ecoului, iar D este distanța de la senzor la suprafața materialului. În plus, deoarece sunt cunoscuți parametrii de formă și înălțime geometrică a containerului, înălțimea nivelului poate fi calculată folosind formula L=e - d, unde L este înălțimea nivelului măsurat, E este distanța de la baza de instalare a senzorului până la partea inferioară a recipientului (care este înălțimea golului sau înălțimea totală a rezervorului), iar D este distanța de la senzorul la suprafața materialului.
Cu toate acestea, există câteva puncte care trebuie menționate în aplicații practice. În primul rând, viteza sunetului este afectată de condițiile medii și de mediu, cum ar fi temperatura, presiunea, umiditatea, etc. De exemplu, în aer, pentru fiecare creștere a temperaturii de 1 grad, viteza sunetului va crește cu aproximativ 0. 6 metri pe secundă. Prin urmare, în măsurătorile reale, senzorii de temperatură sunt de obicei instalați pentru compensarea temperaturii pentru a asigura precizia măsurării. În al doilea rând, este posibil ca undele cu ultrasunete să nu se poată propagă într -un vid sau în condiții de presiune extremă, astfel încât mediul aplicabil trebuie să fie, de asemenea, luat în considerare cu atenție.
În plus, poziția de instalare și orientarea senzorului cu ultrasunete sunt, de asemenea, foarte importante. Senzorul trebuie aliniat cu suprafața materialului măsurat, iar obstacolele ar trebui evitate pe cât posibil pentru a preveni interferența cu ecourile. Dacă există un agitator sau alte structuri în interiorul recipientului, pot fi generate ecouri false. În acest moment, tehnologia de procesare a semnalului trebuie utilizată pentru a identifica ecourile corecte. Mai mult decât atât, praful, aburul sau spuma în aer pot afecta, de asemenea, propagarea și reflectarea undelor cu ultrasunete. În astfel de cazuri, este posibil să fie nevoie de alte măsuri pentru a face față interferenței.
În cele din urmă, există un detaliu minor care are nevoie de atenție: contorul de nivel cu ultrasunete are o anumită distanță în apropierea sondei care nu poate fi măsurată. Acest lucru se datorează faptului că pulsul cu ultrasunete emis are o anumită lățime de timp, iar senzorul va avea în continuare vibrații reziduale după emiterea undei ultrasonice. În această perioadă, ecoul reflectat nu poate fi detectat. Această distanță se numește zona orb. Prin urmare, cea mai înaltă parte a materialului măsurat nu ar trebui să intre, în general, în zona orb a senzorului.