Ipari fülek: Hogyan hallja meg az ultrahang „hallja” változásait a folyadék szintjén
May 12, 2025| Ipari fülek: Az ultrahang "hallja" változásait a folyadék szintjén
Beszéljünk arról, hogy mi az ultrahangos hullámok. A hangok frekvenciatartománya, amelyet hallunk, körülbelül 20 Hertz és 20, 000 hertz között van. Az ultrahangos hullámok gyakorisága azonban sokkal magasabb, általában 20 kilohertz és 100 megahertz között. Ezért a fülünk nem tudja kimutatni az ultrahangos hullámokat. Valójában az ultrahangos hullámok egyfajta mechanikai hullám. Elasztikus közegekben terjedhetnek, és magas frekvenciájuk és rövid hullámhosszuk miatt erős iránymutatás, jelentős energia és erős behatoló teljesítményük van a szaporodás során.
Üdvözöljük a Solidat Mearing and Control Laboratory -ban. Én vagyok a műszer- és berendezések mérési és vezérlő menedzsere. Ma beszéljünk az ultrahangos hullámok alkalmazásáról a szintmérésben.
Az ultrahang történetéről az 1793 -ra vezethető vissza. Abban az időben egy olasz tudós, Spallanzani olyan kísérletek révén fedezte fel, hogy a denevérek ultrahangos hullámokat használnak a környezetük érzékelésére, ezáltal felfedve az ultrahang rejtélyét. Később, a technológia fejlesztésével az ultrahangot széles körben alkalmazták olyan területeken, mint a detektálás, a mérés és az orvostudomány. Az ipari termelésben a szintmérés különösen fontos. A szintmérés az anyagok magasságának mérésére vonatkozik tartályokban vagy szóközökben, például folyadékokban és szemcsés szilárd anyagokban. A szintmérés révén tudhatjuk, hogy mennyi anyag van a tartályban, ezáltal biztosítva az anyagi egyensúlyt a gyártási folyamatban. Ha a szintet pontosan ellenőrizni lehet, akkor biztosíthatja a termékek termelését és minőségét is, valamint biztosíthatja a biztonságos termelést. Szóval, hogyan használják az ultrahangot a szintmérésben?
Egyszerűen fogalmazva: az ultrahangos hullámok nagyon kevés csillapítást mutatnak a folyadékokban és a szilárd anyagokban, és rendkívül erős behatoló képességgel bírnak. Különösen az átlátszatlan szilárd anyagok fényében, több tíz méter távolságra behatolhatnak. Sőt, az ultrahangos hullámoknak erős iránymutatása van, és irányban bocsáthatók ki. A mérés során az érzékelő ultrahanghullámokat bocsát ki. Amikor a hullámok az anyag felületével találkoznak, akkor visszatükröződik. Miután az érzékelő megkapja a tükrözött hullámot, meghatározhatja a távolságot az időkülönbség kiszámításával, és ezáltal megkapja a folyadékszint magasságát. A teljes mérési folyamat nem igényel közvetlen érintkezést a mért közeggel, tehát nagyon alkalmas korrozív és eróziós környezetre, és széles körben használják olyan iparágakban, mint a vegyipar, a kőolaj, az élelmiszer, a gyógyszerek és a környezetvédelem.
Ezután vessünk egy pillantást az ultrahangos szintű mérőszám működési elvére. Általánosságban elmondható, hogy az ultrahangos szintű mérő egy transzducerből, jelfeldolgozó egységből és egy kijelző vagy kimeneti modulból áll. A konkrét mérési lépések a következők:
1. ** Ultrahangos emisszió **: Az ultrahangos szintű mérő ultrahangos impulzusokat rögzített sebességgel bocsát ki a célanyag felülete felé a szondán keresztül, például két másodpercenként ötször.
2. ** Ultrahangos terjedés **: Az ultrahangos hullámok bizonyos sebességgel terjednek a levegőben. Amikor találkoznak az anyagfelszínen, néhányuk visszatükröződik, hogy visszhangot képezzen. A visszhang intenzitása és visszatérési ideje a cél felületének jellemzőivel kapcsolatos.
3. ** Reflection hullámfogadás **: A szonda megkapja az anyag felületéről visszatükröződött ultrahangos hullámjeleket, és elektromos jelekké alakítja őket. Ugyanakkor méri az ultrahangos impulzus utazásához szükséges időt.
4. ** Számítási szint **: Az ultrahangos impulzus terjedési idejének mérésével számolja ki az időbeli különbséget a kibocsátástól a recepcióig, majd a képlet segítségével kiszámítsa az érzékelőtől az anyag felületének távolságát. A képlet: d=v × ΔT ÷ 2, ahol v a hangsebesség a közegben, Δt az ultrahangos hullám kibocsátásától az visszhang befogadásáig, és d az érzékelőtől az anyag felületétől való távolság. Ezenkívül, mivel a tartály geometriai alakja és magassági paraméterei ismertek, a szintmagasság kiszámítható az L=e - d képlet segítségével, ahol L a mért szint magasság, E az érzékelő telepítési alapjától az anyag felületétől az érzékelőtől való távolságtól való távolság.
Van azonban néhány pont, amelyet meg kell jegyezni a gyakorlati alkalmazásokban. Először is, a hangsebességet befolyásolja a közepes és környezeti feltételek, például a hőmérséklet, a nyomás, a páratartalom stb., Például a levegőben, a hőmérséklet minden 1 fokos növekedése esetén a hangsebesség körülbelül 0. 6 méter \/ másodperc. Ezért a tényleges méréseknél a hőmérséklet -érzékelőket általában a hőmérsékleti kompenzációhoz kell felszerelni a mérési pontosság biztosítása érdekében. Másodszor, előfordulhat, hogy az ultrahangos hullámok nem képesek szaporodni vákuumban vagy szélsőséges nyomás körülmények között, ezért az alkalmazandó környezetet is gondosan figyelembe kell venni.
Ezenkívül az ultrahangos érzékelő telepítési helyzete és orientációja szintén nagyon fontos. Az érzékelőt igazítani kell a mért anyag felületéhez, és az akadályokat a lehető legnagyobb mértékben el kell kerülni, hogy megakadályozzák a visszhangokba való beavatkozást. Ha a tartályban van keverék vagy más szerkezetek, hamis visszhangok generálhatók. Jelenleg a jelfeldolgozási technológiát kell alkalmazni a helyes visszhangok azonosításához. Ezenkívül a levegőben lévő por, gőz vagy hab is befolyásolhatja az ultrahangos hullámok terjedését és tükröződését. Ilyen esetekben más intézkedéseket kell hozni az interferencia kezelése érdekében.
Végül van egy kisebb részlet, amelyre figyelmet kell fordítani: az ultrahangos szintű mérőnek van egy bizonyos távolsága a szonda közelében, amelyet nem lehet megmérni. Ennek oka az, hogy a kibocsátott ultrahangos impulzusnak bizonyos időszélessége van, és az érzékelőnek továbbra is fennmaradó rezgései vannak az ultrahangos hullám kibocsátása után. Ebben az időszakban a tükrözött Echo nem észlelhető. Ezt a távolságot vak zónának hívják. Ezért a mért anyag legmagasabb része általában nem léphet be az érzékelő vak zónájába.