Ears industrials: com els canvis de "escolta" de l'ecografia en el nivell de líquid
May 12, 2025| Ears industrials: com els canvis de "escolta" de l'ecografia en el nivell de líquid
Parlem de quines són les ones ultrasòniques. El rang de freqüències de sons que podem escoltar és aproximadament entre 20 hertz i 20, 000 Hertz. Tot i això, la freqüència de les ones ultrasòniques és molt més alta, normalment oscil·lant entre 20 quilohertz a 100 megahertz. Per tant, les nostres orelles no poden detectar ones ultrasòniques. De fet, les ones d’ultrasons són un tipus d’ona mecànica. Poden propagar -se en medis elàstics i, a causa de la seva alta freqüència i longitud d’ona curta, tenen una direccionalitat forta, energia significativa i un fort poder penetrant durant la propagació.
Benvingut al laboratori de mesurament i control de solidat. Sóc el vostre gestor de mesurament i control d’instruments i equips. Avui parlem de l’aplicació d’ones d’ultrasons en la mesura del nivell.
Quan es tracta de la història de l’ecografia, es pot remuntar fins al 1793. En aquell moment, un científic italià, Spallanzani, descobert mitjançant experiments que els ratpenats utilitzen ones ultrasòniques per intuir el seu entorn, desvetllant així el misteri de l’ecografia. Més tard, amb el desenvolupament de la tecnologia, l’ecografia es va aplicar àmpliament en camps com la detecció, la mesura i la medicina. En la producció industrial, la mesura de nivell és especialment important. La mesura del nivell es refereix a la mesura de l’altura dels materials en contenidors o espais, com els líquids i els sòlids granulars. Mitjançant la mesura de nivell, podem saber quina quantitat de material hi ha al contenidor, garantint així l’equilibri material en el procés de producció. Si el nivell es pot controlar amb precisió, també pot assegurar la sortida i la qualitat dels productes, a més de garantir una producció segura. Llavors, com s’utilitza l’ecografia en la mesura de nivell?
En termes senzills, les ones d’ultrasons tenen molt poca atenuació en líquids i sòlids i tenen una capacitat penetrant extremadament forta. Especialment en sòlids opacs a la llum, poden penetrar en una distància de diverses desenes de metres. A més, les ones ultrasòniques tenen una direccionalitat forta i es poden emetre de manera directa. Durant la mesura, el sensor emet ones ultrasòniques. Quan les ones es troben amb la superfície del material, es reflectiran. Després que el sensor rep l’ona reflectida, pot determinar la distància calculant la diferència horària i, per tant, obtenir l’alçada del nivell de líquid. Tot el procés de mesurament no requereix contacte directe amb el medi mesurat, de manera que és molt adequat per a entorns corrosius i erosius i s’utilitza àmpliament en indústries com l’enginyeria química, el petroli, l’alimentació, els productes farmacèutics i la protecció ambiental.
A continuació, fem una ullada al principi de treball del calibre a nivell ultrasònic. En general, un calibre de nivell ultrasònic consisteix en un transductor, una unitat de processament de senyal i un mòdul de visualització o sortida. Els passos de mesura específics són els següents:
1. ** Emissió d’ultrasons **: El mesurador de nivell d’ultrasons emet polsos ultrasònics a una velocitat fixa cap a la superfície del material objectiu a través de la sonda, per exemple, cinc vegades cada dos segons.
2. ** Propagació d’ultrasons **: Les ones d’ultrasons es propaguen a una certa velocitat de l’aire. Quan es troben amb la superfície del material, alguns es reflectiran per formar un ressò. La intensitat i el temps de retorn del eco estan relacionats amb les característiques de la superfície objectiu.
3. ** Recepció de l’ona de reflexió **: La sonda rep els senyals d’ona d’ultrasons reflectides des de la superfície del material i les converteix en senyals elèctrics. Al mateix temps, mesura el temps que es necessita perquè el pols d’ultrasons viatgi.
4. ** Càlcul del nivell **: Mesurant el temps de propagació del pols d’ultrasons, calculeu la diferència de temps d’emissió a la recepció i, a continuació, utilitzeu la fórmula per calcular la distància del sensor a la superfície del material. La fórmula és: D=V × ΔT ÷ 2, on V és la velocitat del so al medi, Δt és la diferència de temps des de l'emissió de l'ona d'ultrasons fins a la recepció del eco, i D és la distància del sensor fins a la superfície del material. A més, com que es coneixen la forma geomètrica i els paràmetres d’alçada del contenidor, l’alçada del nivell es pot calcular mitjançant la fórmula L=E - D, on L és l’alçada de nivell mesurada, E és la distància de la base d’instal·lació del sensor fins a la part inferior del contenidor (que és l’alçada del dipòsit buit o l’alçada total del dipòsit) i D és la distància del sensor fins a la superfície del material.
Tot i això, hi ha alguns punts que cal destacar en aplicacions pràctiques. En primer lloc, la velocitat del so es veu afectada per les condicions mitjanes i ambientals, com la temperatura, la pressió, la humitat, etc. Per exemple, a l’aire, per cada augment de la temperatura, la velocitat del so augmentarà aproximadament 0. 6 metres per segon. Per tant, en les mesures reals, els sensors de temperatura solen instal·lar -se per a una compensació de temperatura per assegurar la precisió de la mesura. En segon lloc, és possible que les ones ultrasòniques no puguin propagar -se en un buit o en condicions de pressió extremes, de manera que també cal tenir en compte l’entorn aplicable.
A més, la posició d’instal·lació i l’orientació del sensor d’ultrasons també són molt importants. El sensor s’ha d’alinear amb la superfície del material mesurat i s’han d’evitar els obstacles el màxim possible per evitar interferències amb els ecos. Si hi ha un agitador o altres estructures dins del contenidor, es poden generar ecos falsos. En aquest moment, cal utilitzar la tecnologia de processament de senyal per identificar els ecos correctes. A més, la pols, el vapor o l'escuma a l'aire també poden afectar la propagació i el reflex de les ones d'ultrasons. En aquests casos, és possible que calgui prendre altres mesures per fer front a la interferència.
Finalment, hi ha un detall menor que necessita atenció: el mesurador de nivell d’ultrasons té una certa distància a prop de la sonda que no es pot mesurar. Això es deu al fet que el pols d’ultrasons emès té una certa amplada de temps i el sensor encara tindrà vibracions residuals després d’haver emès l’ona d’ultrasons. Durant aquest període, no es pot detectar el eco reflectit. Aquesta distància s’anomena zona cega. Per tant, la part més alta del material mesurat generalment no ha d’entrar a la zona cega del sensor.