เซ็นเซอร์ระดับของเหลวอัลตราโซนิก

ภาพรวมของเซ็นเซอร์ระดับของไหลอัลตราโซนิก

ในฐานะที่เป็นเครื่องมือวัดระดับแบบไม่สัมผัส เซ็นเซอร์วัดระดับของไหลอัลตราโซนิกมีคุณสมบัติในการวัดที่แม่นยำสูง ติดตั้งง่าย และโดยทั่วไปไม่ต้องบำรุงรักษา เซ็นเซอร์ระดับอัลตราโซนิกยังสามารถวัดระดับของเหลวในถังหรือภาชนะบรรจุได้ นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับน้ำเสียและโอกาสที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เครื่องส่งสัญญาณระดับของเหลวอัลตราโซนิกยังสามารถวัดการไหลของมาตรวัดการไหลของช่องเปิดร่วมกับปล่องไฟและฝาย ดังนั้น เซ็นเซอร์ระดับของเหลวอัลตราโซนิกใช้ในเหล็ก ปิโตรเคมี เซ็นเซอร์ระดับอัลตราโซนิกสำหรับถังบำบัดน้ำเสีย การบำบัดน้ำ และการอนุรักษ์น้ำ และอุตสาหกรรมหรือสาขาอื่น ๆ อีกมากมายมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น สามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์ระดับเชื้อเพลิงอัลตราโซนิก อัลตราโซนิก เซ็นเซอร์สำหรับระดับน้ำ, เซ็นเซอร์ระดับอัลตราโซนิกสำหรับถังน้ำมันดีเซล, เซ็นเซอร์ระดับอัลตราโซนิกสำหรับไซโล, เซ็นเซอร์ระดับอัลตราโซนิกสำหรับของแข็ง, ตัวควบคุมระดับเซ็นเซอร์ของไหลล้ำ ฯลฯ

หลักการวัดของเซ็นเซอร์ระดับของไหลล้ำ

โดยทั่วไป คลื่นเสียงที่มีความถี่ในการสั่นสะเทือนเกิน 20kHz เรียกว่าคลื่นอัลตราโซนิก ซึ่งอยู่ในกลุ่มของคลื่นกลชนิดหนึ่ง การลดทอนของคลื่นอัลตราโซนิกในของเหลวมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นความสามารถในการทะลุทะลวงจึงแข็งแกร่ง มาตรวัดระดับอัลตราโซนิกใช้คุณลักษณะนี้เพื่อวัดระดับของเหลว
เมื่อเซ็นเซอร์ระดับของไหลอัลตราโซนิกทำงาน ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิก (โพรบ) จะปล่อยคลื่นเสียงพัลซิ่งความถี่สูง ซึ่งจะสะท้อนกลับเมื่อสัมผัสกับพื้นผิวของน้ำที่จะวัด และทรานสดิวเซอร์จะรับเสียงสะท้อนที่สะท้อนกลับและแปลงเป็น สัญญาณไฟฟ้า เวลาการแพร่กระจายของคลื่นเสียงนั้นแปรผันตามระยะทางจากทรานสดิวเซอร์ถึงพื้นผิวของตัวกลางที่วัดได้ ความสัมพันธ์ระหว่างระยะการส่งคลื่นเสียง L ความเร็วของเสียง C และเวลาการส่ง T แสดงได้ด้วยสูตร (1):
L=C×T/2 (1)
เมื่อเซ็นเซอร์ระดับของไหลอัลตราโซนิกปล่อยคลื่นอัลตราโซนิกออกมา จะไม่สามารถตรวจจับเสียงสะท้อนที่สะท้อนออกมาพร้อมกันได้ เนื่องจากพัลส์อัลตราโซนิกที่ส่งมีความกว้างของเวลาที่แน่นอน และทรานสดิวเซอร์มีการสั่นสะเทือนหลงเหลืออยู่หลังจากส่งคลื่นอัลตราโซนิกไปแล้ว จึงไม่สามารถตรวจจับเสียงสะท้อนที่สะท้อนได้ในช่วงเวลาดังกล่าว ทำให้คลื่นสะท้อนและคลื่นที่ส่งในพื้นที่เล็กๆ ใต้พื้นผิวโพรบ ที่จะทับซ้อนกันและไม่สามารถระบุได้ ไม่สามารถตรวจจับได้ตามปกติ พื้นที่นี้เรียกว่า พื้นที่บอดการวัด ขนาดของโซนตาบอดนั้นสัมพันธ์กับช่วงของมาตรวัดระดับอัลตราโซนิก

ข้อมูลจำเพาะของเซ็นเซอร์ระดับของไหลอัลตราโซนิก

• ช่วงระดับสามารถวัดได้ด้วยเครื่องส่งสัญญาณระดับอัลตราโซนิก: 0-4mts, 6meters, 8m, 0-12 mts, 66 ft, 0-30 metres, 40ft
• สิ่งที่แนบมา: NEMA 4X (IP67);
• ตัวเลือกที่มีเซ็นเซอร์ระดับอัลตราโซนิกวัสดุเทฟลอนสำหรับการวัดของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
• เอาต์พุตและการสื่อสาร: 4-20mA, RS-485 MODBUS, Profibus-DP, HART protocol;
• ตัวเลือกที่มีเอาต์พุตสวิตช์และรีเลย์ สามารถมี SPDT 2,4 และสูงสุด 6 ตัว ตัวควบคุมระดับเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก
• แหล่งจ่ายไฟ: DC 24V หรือ AC 220V;
• เซ็นเซอร์ระดับของเหลวอิเล็กทรอนิกส์พร้อมจอแสดงผลแบบดิจิตอลหรือแบบไม่แสดงราคาต่ำและเซ็นเซอร์ระดับราคาประหยัด จอแสดงผลมีตัวเลข 4 หลักเพื่อระบุช่วงระดับ
• ตัวเลือกที่มี Exia IIC T6 ป้องกันการระเบิดที่ปลอดภัยภายใน
• การเปลี่ยนราคาต่ำสำหรับเซ็นเซอร์ระดับอัลตราโซนิก ifm, เครื่องส่งสัญญาณระดับอัลตราโซนิกซีเมนส์, เซ็นเซอร์ระดับอัลตราโซนิกป่วย, เซ็นเซอร์ระดับอัลตราโซนิก flowline, เครื่องส่งสัญญาณระดับอัลตราโซนิก greyline

ข้อกำหนดในการติดตั้งและข้อควรระวังของเซ็นเซอร์วัดระดับของไหลล้ำเสียง

• (1) โดยทั่วไปจะใช้การติดตั้งหน้าแปลนหรือเกลียวเมื่อติดตั้งเซ็นเซอร์ระดับอัลตราโซนิกและไม่แนะนำให้ยก เนื่องจากการยกได้รับผลกระทบจากลมและการสั่นสะเทือนได้ง่าย:
• (2) ตำแหน่งที่ระดับของเหลวผันผวนอย่างรุนแรง เช่น ทางเข้าและทางออก ควรหลีกเลี่ยงให้อยู่ใต้โพรบโดยตรงเท่าที่เป็นไปได้ ดังแสดงในรูปที่ 2:
• (3) เนื่องจากการมีอยู่ของมุมของลำแสงเสียง ควรติดตั้งโพรบวัดระดับอัลตราโซนิกในระยะห่างที่แน่นอนจากผนังหรือผนังสระว่ายน้ำ ดังแสดงในรูปที่ 3:
• (4) ไม่ควรมีสิ่งกีดขวางในระยะที่รังสีอัลตราโซนิกแผ่ออกมา และควรหลีกเลี่ยงสิ่งอำนวยความสะดวกในสระหรือคอนเทนเนอร์ เช่น บันไดเลื่อน ท่อ เครื่องผสม ฯลฯ ในระหว่างการติดตั้ง:
• (5) สถานที่ติดตั้งควรอยู่ห่างจากอุปกรณ์ที่มีแนวโน้มที่จะถูกรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าแรงมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
• (6) ห้ามติดตั้งมาตรวัดระดับของเหลวอัลตราโซนิกหลายตัวในภาชนะเดียวกันเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนซึ่งกันและกันและทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด
• (7) สำหรับตู้คอนเทนเนอร์ที่มีส่วนบนโค้ง ควรติดตั้งเซ็นเซอร์ระดับของเหลวอัลตราโซนิกให้ห่างจากจุดศูนย์กลางของส่วนบนของถัง เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดเสียงสะท้อนสะท้อนหลายครั้ง ดังแสดงในรูปที่ 4
• (8) สำหรับภาชนะทรงกรวยที่มียอดแบน ควรติดตั้งเกจวัดระดับที่กึ่งกลางด้านบนให้มากที่สุด ดังแสดงในรูปที่ 5:
• (9) เมื่อมีหัวฉีดบนภาชนะบรรจุและหัวฉีดไม่สามารถสั้นลงได้ เพื่อไม่ให้พื้นผิวเปล่งโพรบยื่นออกมาจากผนังด้านในของภาชนะบรรจุ หรือระยะห่างจากพื้นผิวเปล่งโพรบถึงระดับของเหลวสูงสุดน้อยกว่า บริเวณจุดบอด เพื่อให้ไม่สามารถทำการตรวจจับที่ถูกต้องได้ ควรติดตั้งท่อขยาย ตั้งฉากกับระดับของเหลว ผนังด้านในควรเรียบ:
• (10) ควรหลีกเลี่ยงการติดตั้งในสถานที่ที่ระดับของเหลวมีแนวโน้มที่จะสะสมตัวของโฟม วัตถุลอยน้ำ หรือมีความผันผวนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เนื่องจากจะส่งผลต่อคุณภาพเสียงสะท้อนและสร้างเสียงสะท้อนที่ผิดพลาด ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำในการวัด หากจำเป็น สามารถติดตั้งท่อน้ำนิ่งได้ และความยาวของท่อจะยาวเท่ากับระดับของเหลวขั้นต่ำ ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าของเหลวภายในและภายนอกท่อสามารถขึ้นและลงได้อย่างอิสระและพร้อมกัน และผนังด้านในควรเรียบ
• (11) พยายามอย่าใช้ในสถานที่ที่มีไอน้ำ หากมีไอน้ำ จะทำให้เกิดหยดน้ำและเกาะติดกับพื้นผิวของโพรบวัดระดับได้ง่าย ซึ่งจะส่งผลต่อการวัดตามปกติ
• (12) ตำแหน่งการติดตั้งควรหลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนที่รุนแรง หากติดตั้งในบริเวณที่มีการสั่นสะเทือนน้อย สามารถติดตั้งปะเก็นยางเพื่อลดการสั่นสะเทือนได้
• (13) ควรติดตั้งที่บังแดด (กันฝน) เมื่อติดตั้งในที่โล่ง
• (14) สายสัญญาณควรได้รับการป้องกันและต่อลงดินที่จุดเดียว
• (15) ควรใช้ที่อุณหภูมิแวดล้อมที่กำหนดของเครื่องส่งสัญญาณระดับของเหลวอัลตราโซนิก

การชดเชยอุณหภูมิและการแก้ไขความเร็วเสียง

ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วของเสียงในอากาศกับอุณหภูมิของอากาศคือ V=(331.5+0.6t)m/s จากสูตรการชดเชยอุณหภูมิของความเร็วเสียงนี้ จะเห็นได้ว่าความเร็วของเสียงจะได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิอย่างมาก อิทธิพลของความเร็วเสียงคือ 0.6m/s ที่อุณหภูมิ 20°C และ 1 ความกดอากาศมาตรฐาน ความเร็วของเสียงจะอยู่ที่ประมาณ 344 เมตร/วินาที จะเห็นได้ว่ามีอิทธิพลต่อข้อผิดพลาดในการวัดประมาณ 0.17% เมื่ออุณหภูมิผิดพลาดเกิน 3°C การวัดระดับของเหลวแบบอัลตราโซนิกจะมีข้อผิดพลาดมากกว่า 0.5% ดังนั้นควรวัดอุณหภูมิโดยรอบเพื่อแก้ไขความเร็วของเสียง ในการใช้งานจริง ควรเลือกมาตรวัดระดับอัลตราโซนิกพร้อมฟังก์ชันการชดเชยอุณหภูมิเพื่อเอาชนะผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแวดล้อมที่มีต่อการวัดระดับของไหล

การวินิจฉัยข้อผิดพลาดทั่วไป

เมื่อเกิดความผิดปกติขึ้นระหว่างการใช้เซ็นเซอร์วัดระดับของเหลวแบบอัลตราโซนิก การวินิจฉัยความผิดปกติสามารถทำได้ตามวิธีการต่อไปนี้ เพื่อจัดการกับมันอย่างรวดเร็วและถูกต้อง

• (1) ตรวจสอบว่าการเชื่อมต่อสายไฟถูกต้องหรือไม่
• (2) หากระดับของเหลวผันผวนอย่างรุนแรง ให้พิจารณาเพิ่มเวลาหน่วงให้เหมาะสม
• (3) ไม่ว่าพื้นผิวของโพรบจะกระเซ็นหรือควบแน่น ดังนั้นการปิดกั้นการส่งและรับคลื่นเสียง
• (4) ตรวจสอบว่าระดับของเหลวสะสมและลอยโฟมหรือไม่ ซึ่งจะส่งผลเสียต่อเสียงสะท้อน
• (5) ระดับของเหลวอัลตราโซนิกเข้าสู่โซนตาบอดหรือไม่
• (6) แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟอยู่ในช่วงที่กำหนดหรือไม่:.
• (7) มีแหล่งสัญญาณรบกวนรอบๆ มาตรวัดระดับหรือไม่?
• (8) การติดตั้งนั้นสมเหตุสมผลหรือไม่ โปรดดูส่วนที่เกี่ยวข้องของบทความนี้เพื่อตรวจสอบและดำเนินการ