На чем основан принцип действия ультразвуковых уровнемеров

Ультразвуковой уровнемер EchoTREK

Ультразвуковые датчики уровня, по принципу работы, относятся к бесконтактным датчикам. Эти преобразователи уровня используются для непрерывного контроля за уровнем жидких или твердых, свободно сыпучих, продуктов различного размера. Принцип действия этого преобразователя уровня основан на отражении, от поверхности измеряемого продукта, генерируемой уровнемером акустической волны, при котором он не имеет прямого контакта с измеряемой средой.

rospribor

Поставки оборудования по всей России
Профессиональное проверенное оборудование
Подбор оборудования квалифицированными специалистами
Характеристики
Модификации
Файлы и документация 6
Статьи о товаре 6

Описание принципа работы уровнемера:

В основе принципа действия ультразвукового преобразователя уровня лежит измерение времени акустического сигнала, генерируемого уровнемером, излучаемого его чувствительным элементом, и принимаемый им же после отражения от поверхности измеряемого продукта. Уровнемер ультразвукового принципа действия позволяет измерить расстояние от излучателя уровнемера до поверхности продукта. Заранее зная габариты емкости, расстояние можно пересчитывать в уровень продукта в емкости, а зная плотность уровень можно пересчитывать в объем или вес продукта. Необходимо учитывать, что при работе уровнемера в различных газовых средах, скорость с которой распространяется ультразвуковая волна, различная, и меню прибора позволяет при необходимости вводить соответствующее значение скорости распространения ультразвуковой волны в имеющихся условиях измерения. По умолчанию значение скорости распространения волны в воздухе при окружающей температуре 0°С равно 331 м/с. Для учета погрешности, возникающей от изменения температуры, в излучателе уровнемера установлен датчик температуры, позволяющей электронике уровнемера вводить поправочный коэффициент.

Характеристика преобразователя уровня:

• Наличие модификаций уровнемера с 2-х или 4-х проводной схемой подключения;
• Бесконтактное измерение уровня;
• Малый угол расхождения луча 5°;
• Наличие температурной компенсации за счет встроенного термодатчика;
• Материал корпуса: полипропилен армированный стекловолокном, алюминий;
• Материал излучателя: пластиковый PP, фторопластовый PVDF, тефлоновый PTFE, нержавеющая сталь;
• Исполнение со встроенным индикатором;
• Наличие вторичной грозозащиты;
• Исполнение с цифровыми выходами: HART, RS 485;
• Наличие релейного выхода;
• Взрывозащищённые модели.

Возможные области использования уровнемера:

• Измерения уровня жидкости и уровня свободно сыпучих продуктов;
• Измерение уровня, объёма и расхода в открытых каналах;
• Измерение уровня слабо парящих, слабо дымящих, слегка перемешивающихся жидкостей, продуктов с наличием тонкого слоя пены, возможность использования уровня при наличии сильного задымления при загрузке сыпучих материалов.

Краткие технические данные уровнемера:

• Напряжение питания:
  для уровнемеров подключенного по 2-х проводной схема: от 11.4 до 36В постоянного тока,
  для уровнемеров подключенных по 4-х проводной схеме: от 85 до 255 В переменного тока,
  универсальное от 11.4 до 40В постоянного или от 11.4 до 28 В переменного тока;
• Температура продукта в емкости: от -30 °C до +100 °C;
• Температура воздуха в месте установки прибора: от -40 до +70°C,
  при использовании обогреваемого термочехла: от -70 до +70°C;
• Избыточное давление в емкости с продуктом: от 0.3 до 3 бар;
• Диапазон измерения расстояний уровнемером:
  при измерении жидких продуктов: от 0,25 — 25 м (в зависимости от модификации),
  при измерении сыпучих продуктов: от 0,6 — 60 м (в зависимости от модификаций);
• В зависимости от кода заказа выходной сигнал может быть: аналоговым токовым 4-20 mA, релейным дискретным, цифровым: с поддержкой протокола HART или стандарта RS 485;
• В зависимости от модификации степень механической защиты: IP65, IP67 или IP68;
• Сертификация модификаций уровнемера в зависимости от модификаций:
  европейского стандарта ATEX II 1 G EEx ia IIB T6 или ATEX II 1/2 D IP65 T130°C.

Принцип работы преобразователя уровня EchoTREK для жидких сред:

Принцип работы преобразователя уровня EchoTREK для сыпучих сред:

Что такое ультразвуковые акустические уровнемеры?!

Что такое ультразвук, вы н аверняка помните еще из школьного курса. Это звуковые колебания, частота которых, находится за пределами слышимости человека. Под ультразвуком, как правило, понимают колебания, имеющие частоту выше 20кГц.

Хотя мы не сталкиваемся с ультразвуком постоянно в повседневной жизни, его сфера применения очень широка. Ультразвук применяется в аппаратах УЗИ, в эхолотах для речного и морского транспорта, в дальномерах, в приборах для резки металла и др. Для измерения уровня жидкости ему также нашлось применение.

Ультразвуковые уровнемеры — это целый ряд приборов, также называемых «акустические уровнемеры». Они обеспечивают бесконтактное измерение уровня жидкости в различных емкостях. Точность получаемых показаний в уровнемерах такого типа не зависит от свойств измеряемого продукта (плотности, влажности, электропроводимости, диэлектрической постоянной), однако большое влияние оказывает неравномерность распределения продукта в емкости и его однородность. Именно поэтому, в большинстве случаев, ультразвуковые (УЗ) уровнемеры не подходят для сыпучих и порошкообразных продуктов и кипящих жидкостей (из-за неравномерного распределения пузырьков газа при кипении). При этом ультразвуковые уровнемеры, благодаря вибрации диафрагмы сенсора при работе, обладают свойствами самоочистки и поэтому не чувствительны к налипанию измеряемого продукта.

Область применения

Акустические уровнемеры используются для вязких, жидких и сыпучих сред, в том числе для выявления хищений, либо недосыпа/недолива вещества при наполнении резервуара. Использование бесконтактного метода измерения позволяет определить уровень различных ядовитых жидкостей, щелочей, кислот, нефтепродуктов и любых других агрессивных веществ. Ультразвуковые уровнемеры прекрасно подходят как для открытых резервуаров, так и для закрытых резервуаров, что делает их практически универсальными приборами. И даже в домашних условиях, ультразвуковые датчики уровня можно с успехом применять для целей, например, водоснабжения. Ведь ультразвук — безопасен.

Принцип работы ультразвуковых уровнемеров

Акустический уровнемер работает по принципу измерения времени прохождения волной расстояния от датчика до уровня жидкости и обратно. На границе разделов двух сред «жидкость-газ» или «сыпучие материалы-газ» и происходит отражение волны. По такому принципу работает большинство ультразвуковых уровнемеров. Для излучения звуковых волн и приема их отраженного сигнала, обычно используется один датчик.

Рассчитать расстояние до границы раздела сред достаточно просто — необходимо умножить время прохождения ультразвука туда и обратно, на скорость распространения ультразвуковых волн в среде. Средой, чаще всего, выступает воздух. Соответственно, скорость распространения колебаний в воздухе равна 331 м/с. Казалось бы, всё очень просто, однако, стоит отметить, что эта скорость распространения при 0 o C. При повышении температуры на каждый один градус, необходимо учитывать поправку в 0,17% — т.е. проводить температурную компенсацию. Именно поэтому большинство современных акустических уровнемеров имеют температурные датчики.

Кстати, дорогие ультразвуковые уровнемеры, помимо основных функций способны определять и другие характеристики измеряемой среды, такие как плотность, объем, массу жидкости. Это стало возможным благодаря применению дополнительных датчиков и «навороченной» электронной начинки.

Варианты исполнений

Ультразвуковые акустические уровнемеры выпускаются в двух исполнениях: мобильном и стационарном.

Мобильные ультразвуковые уровнемеры — предназначаются для оперативного контроля уровня не на постоянной основе в различных резервуарах. Переносным ультразвуковым уровнемером является, например, прибор «УЗУМ-2-П».

Стационарные ультразвуковые уровнемеры используются для постоянного учета и контроля уровня различных сред в больших емкостях, таких как баки, цистерны, котлы и др. Стационарным прибором является и ЭХО-5Н.

Кстати, помимо акустических уровнемеров, существуют, также, ультразвуковые акустические сигнализаторы уровня. Это накладные приборы, которые устанавливаются на наружную поверхность резервуара, что позволяет определить заполнение емкости до необходимого уровня. От сигнализатора можно получать сигнал к открытию и закрытию с клапана, используемого для наполнения резервуара средой. Примером ультразвукового сигнализатора уровня служат приборы серии УЗС-М4. Их модификации отличаются количеством точек контроля, напряжением питания, предельными значениями давления и температуры измеряемой среды.

Теперь рассмотрим основные разновидности акустических уровнемеров:

• Локационные уровнемеры — используют для работы эффект отражения УЗ колебаний от границы раздела сред. Именно эти уровнемеры называются ультразвуковыми. Положение уровня, здесь, определяется по времени прохождения ультразвуком расстояния от источника до поверхности и обратно до приемника.
• Уровнемеры поглощения — в основе принципа действия этого вида уровнемера лежит явление рассеивания или поглощения звуковой энергии в различных веще­ствах. Для определения уровня среды в емкости определяется степень ослабления интенсивности ультразвуковых волн при прохождении через слои газа и жидкости. Сигнал здесь учитывается при отражении не от границы раздела двух сред, а от дна резервуара.
• Резонансные уровнемеры — приборы такого вида работают по принципу возбуждения колебаний столба газа над уровнем жидкости и в последующем измерении резонансной частоты, при которой наблюдается возникновение так называемой «стоячей волны».

Локационные ультразвуковые уровнемеры получили наибольшее распространение. Измерение уровня локационным способом может осуществляться либо через газовую среду над жидкостью (подразумевается установка сверху), либо снизу через слой жидкости. Локационные уровнемеры, работающие через газовый слой, имеют погрешность, зависящую от скорости звука в определенных условиях давления и температуры газа. Также на уровнемеры этого типа оказывает влияние поглощение ультразвуковых волн газом, что требует более мощного источника УЗ волн. Стоит заметить, что локационные уровнемеры верхней установки не зависят от изменения физических характеристик жидкости, поэтому они используются для измерения уровня неоднородных, кристаллизующихся и кипящих жидкостей, содержащих пузырьки газа и др. Уровнемеры типа «локация через жидкость» — используются для сред с высоким давлением. Они требуют значительно менее мощного источника излучения УЗ волн, однако, они требовательны к различным включениям в жидкости (вплоть до того, что пузырьки газа при вскипании оказывают на них огромное влияние). Таким образом, такие уровнемеры используются только для однородных жидкостей. К тому же, они так же как и уровнемеры типа «локация через газ» зависят от температуры и давления среды.

Преимущества и недостатки ультразвуковых уровнемеров

Вместо заключения, хотелось бы напомнить, что хотя акустические ультразвуковые уровнемеры и не лишены недостатков, преимуществ у них гораздо больше:

• Среди бесконтактных уровнемеров, акустические являются наиболее дешевыми и простыми в обслуживании.
• На точность измерений не влияет диэлектрическая постоянная, плотность или влажность среды.
• Могут использоваться для контроля абразивных и агрессивных сред.
• Удаленное управление и диагностика.
• Наличие модификаций для контроля веществ во взрывоопасных зонах.
• Программируемый диапазон измерения.

По вопросам приобретения и подбора ультразвуковых акустических уровнемеров Вам достаточно позвонить по телефону +7 (4812)209-311 или написать по электронной почте info@td-urovnemer.ru.

Ультразвуковые преобразователи уровня: работают там, где не могут другие

Далеко не все вещества безобидны для контактирующих с ними измерительных приборов. И далеко не каждый резервуар удобен для установки этих приборов внутри. Во множестве случаев стоит отдать предпочтение бесконтактным устройствам. Поговорим об одной из популярных их разновидностей —ультразвуковых датчиках уровня.

Принцип работы

Ультразвуковые уровнемеры — интеллектуальные приборы для измерения уровня жидких или сыпучих материалов без соприкосновения со средой. Принцип измерений схож с работой эхолота. Сенсор прибора, установленного, как правило, вверху емкости, посылает импульс к поверхности рабочей среды, а затем считывает отраженный сигнал. На основании данных о скорости сигнала и затраченного времени рассчитывается пройденное расстояние, а затем определяется значение уровня по формуле L=H-D (где L — уровень, H — расстояние от дна емкости до сенсорной мембраны уровнемера, D — расстояние, пройденное сигналом). При этом интеллектуальный прибор компенсирует изменение скорости звука из-за изменений температуры с помощью встроенного температурного сенсора. Как производные могут быть рассчитаны значения расхода. Кроме того, прибор может включать сигнализатор, уведомляющий о неполадках посредством GPS, GSM и SMS.

Области применения

Работа без прямого контакта с измеряемым продуктом определяет возможность применения «ультразвуков» там, где приборы другого типа не справляются. Одна из самых распространенных задач — измерение уровня и объема жидких веществ, а также гранул или порошков на химических производствах. Ультразвуковой уровнемер незаменим на КНС и очистных, опреснительных сооружениях. Приборы этого типа широко применяются в нефтепереработке, агропромышленном комплексе и пищевой промышленности, фармацевтике, производстве строительных материалов, а также для контроля уровня в передвижных емкостях транспортных составов. Уровнемеры ультразвукового типа не подходят разве что для измерений в вакууме, а также для работы с пенящимися жидкостями или веществами, образующими газовую подушку (емкости с азотной кислотой).

Преимущества ультразвуковых уровнемеров

Ультразвуковые датчики уровня обладают рядом достоинств. В первую очередь, это проведение измерений без контакта с измеряемым продуктом. А значит к приборам не предъявляется особых требований по прочности или износостойкости. При этом ультразвуковые уровнемеры отличаются высокой точностью сигнала и предоставляют надежные данные независимо от свойств продукта, могут работать автономно. На результаты измерений ультразвуковыми уровнемерами не влияют ни плотность среды, ни ее физико-химические свойства. Этот тип приборов подходит для работы с вязкими, агрессивными, сильно загрязненными средами. К тому же ультразвуковые приборы отличаются компактными габаритами и доступной стоимостью по сравнению с другими бесконтактными устройствами.

Недостатки и их компенсация

Излучаемый ультразвуковыми приборами сигнал движется по конусной траектории. Поэтому он в значительной степени рассеивается, что приводит к появлению множества паразитных отражений (например, от стенок и наслоений на них, конструктивных элементов емкости, арматуры и т.п.). Чтобы минимизировать рассеивание, нужно правильно выбирать место расположения прибора и правильно осуществлять монтаж. Если же рабочая емкость высокая и узкая, лучше остановить свой выбор на гидростатических или радарных уровнемерах. Из-за сравнительно малой скорости ультразвука возникают довольно большие «слепые зоны» — это расстояния от датчика до среды, где излучаемый и отраженный сигнал накладываются друг на друга. Границы «слепой зоны» минимальны в датчиках с двумя головками (исполнение с отдельным излучателем и приемником ультразвука). Ультразвуковые приборы не подходят для работы в вакууме и резервуарах под давлением. Так как корректно функционируют только при нормальном атмосферном давлении. Несмотря на то, что приборы данного типа работают с сильнозагрязненными средами, присутствие большого количества пыли или сильный ветер могут снизить точность показаний. Кроме того, на сигнал влияют сильные испарения или пена, искажают его и очень мелкодисперсные или пористые гранулированные продукты. Во многих случаях нивелировать проблему можно путем подбора оптимальной частоты ультразвуковых волн. В остальных же стоит использовать уровнемеры контактного типа или микроволновые радарные.

Ультразвуковые уровнемеры МПУ-УР

Компания «Полтраф СНГ» предлагает ассортимент ультразвуковых уровнемеров отечественного производителя «Мераприбор». Это экономичные приборы для широкого спектра задач. Все устройства внесены в государственный реестр средств измерений. Датчик уровня МПУ-УР-01.005 — наиболее бюджетное решение для простых условий. Прибор без дисплея измеряет уровень как в резервуарах-хранилищах, так и открытых емкостях и бассейнах. Чувствительный элемент из PTFE делает уровнемер идеальным для использования в агрессивных средах. Датчик уровня МПУ-УР-01.006/07 — компактный двухпроводной уровнемер с большим удобным дисплеем. Подходит для применения в химической, нефтяной промышленности, металлургии. Воздухонепроницаемый и щелочеупорный металлический корпус обеспечивает работу прибора в самых неблагоприятных условиях. Прибор отличает большая устойчивость к помехам и легкий монтаж. Датчик уровня МПУ-УР-01.008 — ультразвуковой уровнемер в алюминиевом корпусе с дисплеем. Подходит для простых условий применения, устойчив к воздействию агрессивных сред. Надежно измеряет независимо от свойств продукта.

Ультразвуковые уровнемеры

Уровнемер — это устройство, предназначенное для точного определения уровня содержимого в различных открытых и закрытых сосудах, резервуарах, хранилищах и других ёмкостях. Эти устройства могут измерять уровень разнообразных жидкостей, включая газообразные жидкости, а также сыпучие материалы и другие вещества. В отличие от сигнализаторов уровня, уровнемеры обладают возможностью непрерывного измерения уровня, что позволяет получать информацию о градациях уровня, а не только его граничных значениях в отдельных точках.

Ультразвуковые уровнемеры представляют собой инновационные устройства, которые предназначены для бесконтактного измерения уровня жидкости или сыпучих материалов. Ультразвуковой уровнемер — это устройство, использующее ультразвуковые волны для измерения уровня жидкости, сыпучих материалов или других сред в резервуарах или емкостях. Он основан на принципе измерения времени задержки отраженного ультразвукового сигнала, который отправляется от датчика и отражается от поверхности среды, так что их принцип работы аналогичен принципу работы эхолота.

Фильтр выбора продукции

Продукция выбранной категории

Ультразвуковые уровнемеры, также известные как акустические уровнемеры, представляют собой разнообразные приборы, которые обеспечивают бесконтактное измерение уровня жидкости в различных резервуарах. Они отличаются от других типов уровнемеров тем, что точность измерений не зависит от свойств измеряемого продукта, таких как плотность, влажность, электропроводимость или диэлектрическая постоянная. Однако, неравномерное распределение и однородность продукта в резервуаре могут оказывать значительное влияние на получаемые показания. Из-за этого ультразвуковые уровнемеры обычно не рекомендуются для измерения сыпучих материалов, порошков и кипящих жидкостей из-за неравномерного распределения пузырьков газа при кипении. Однако, благодаря вибрации диафрагмы сенсора, ультразвуковые уровнемеры обладают свойствами самоочистки и не подвержены налипанию измеряемого продукта.

Устройство ультразвукового уровнемера

Устройство ультразвукового уровнемера обычно состоит из следующих элементов:

1. Излучатель-приемник: это устройство, которое генерирует ультразвуковые волны и также принимает отраженные сигналы. Оно обычно размещается на верхней части резервуара или емкости.

2. Электронный блок: он отвечает за генерацию ультразвуковых волн, обработку сигналов и расчет уровня жидкости на основе времени задержки.

Принцип работы ультразвукового уровнемера

Принцип работы ультразвукового уровнемера заключается в следующем: излучатель-приемник отправляет ультразвуковые волны вниз по резервуару или емкости. Волны отражаются от поверхности среды и возвращаются к приемнику. Электронный блок измеряет время задержки между отправкой и приемом сигнала и на основе этого определяет уровень жидкости или среды.

Принцип работы акустического уровнемера основан на измерении времени, которое требуется звуковой волне для прохождения расстояния от датчика до уровня жидкости и обратно. Когда волна достигает границы раздела двух сред, таких как «жидкость-газ» или «сыпучие материалы-газ», происходит отражение. Большинство ультразвуковых уровнемеров работают именно по этому принципу. Обычно для излучения звуковых волн и приема отраженного сигнала используется один датчик.

Расчет расстояния до границы раздела среды довольно прост — умножить время, затраченное на прохождение ультразвука туда и обратно, на скорость распространения ультразвуковых волн в среде. В большинстве случаев средой является воздух, а скорость распространения колебаний в воздухе составляет примерно 331 м/с при температуре 0°C. Однако стоит отметить, что эта скорость зависит от температуры. При повышении температуры на каждый градус необходимо учитывать поправку в 0,17%, что требует проведения температурной компенсации. Поэтому большинство современных акустических уровнемеров оснащены температурными датчиками для более точного измерения.

Преимущества ультразвуковых уровнемеров

Ультразвуковые уровнемеры имеют несколько преимуществ:

1. Высокая точность: они обеспечивают высокую точность измерений уровня жидкости или среды.

2. Широкий диапазон измерений: ультразвуковые уровнемеры могут измерять уровень в различных резервуарах или емкостях, включая большие объемы и высоты.

3. Не требуют контакта с средой: они работают на основе отраженных ультразвуковых волн и не требуют прямого контакта с измеряемой средой.

Применение ультразвуковых уровнемеров

Ультразвуковые уровнемеры широко применяются в различных отраслях, таких как нефтегазовая промышленность, пищевая промышленность, водоснабжение, химическая промышленность и другие. Они используются для контроля уровней жидкостей, реагентов, сыпучих материалов или других сред в резервуарах, емкостях или баках.

Они могут использоваться для измерения уровня вязких, жидких и сыпучих материалов, а также для обнаружения хищений или контроля наполнения резервуаров.

Бесконтактный метод измерения позволяет определять уровень различных агрессивных веществ, таких как ядовитые жидкости, щелочи, кислоты и нефтепродукты. Ультразвуковые уровнемеры подходят как для открытых, так и для закрытых резервуаров, что делает их универсальными приборами. Они также могут быть полезными в домашних условиях, например, для контроля уровня воды, так как ультразвук безопасен для использования.

Варианты реализации ультразвуковых уровнемеров

Ультразвуковые уровнемеры доступны в двух вариантах исполнения: переносном и стационарном.

Переносные ультразвуковые уровнемеры предназначены для оперативного контроля уровня в различных резервуарах, но не являются постоянным решением. Стационарные ультразвуковые уровнемеры используются для долгосрочного наблюдения и контроля уровня различных сред в больших емкостях, таких как баки, цистерны, котлы и другие.

Обратный звонок

Отправить заявку

Хотите стать представителем в своем городе?

Обратный звонок

Отправить заявку

Хотите стать представителем в своем городе?

ООО «Измерение и Контроль» © 2011-2024 Все права защищены
Производство и поставка контрольно-измерительных приборов

office@izmerkon.ru

+7 (812) 309 56 05

• +7 (812) 309 56 05 Санкт-Петербург
• +7 (812) 696 00 06
• +7 (495) 721 88 93 Москва
• +375 (29) 577 12 51 Минск
• +7 727 970 23 20 Алматы
• 8 (800) 777 18 50 Казань

196240 , г. Санкт-Петербург , Пулковское шоссе, дом 9, корпус 3

107061 , г. Москва , Преображенская пл., 8, БЦ «Прео», офис 201

220137 , Республика Беларусь , г. Минск , ул. Алтайская, д. 88, оф. 2

050016 , Республика Казахстан , г. Алматы , улица Есенова, 15/3 .

420036 , Республика Татарстан г. Казань , ул. Побежимова, д. 53