Qu'est-ce qu'un détecteur de niveau à ultrasons
Un détecteur de niveau à ultrasons mesure la distance jusqu'à la surface du contenu d'une cuve, d'un silo ou d'un canal en chronométrant une impulsion sonore qui va jusqu'à la surface et revient. Le transducteur est monté au-dessus du contenu et ne le touche jamais, ce qui est tout l'intérêt du type : rien n'est mouillé, rien ne se corrode et rien n'a besoin d'être nettoyé. Lorsqu'un ouvrage contient des eaux usées, un produit chimique, un produit alimentaire ou une boue, cette absence de contact est généralement la raison pour laquelle cette technologie est préférée à un flotteur, à une sonde ou à un transmetteur de pression.
Un seul appareil couvre des services très variés, car la mesure ne dépend pas de la nature de la surface. L'eau d'un puisard, l'acide d'une cuve de stockage, le grain d'un silo, le niveau d'une rivière sous un pont et le contenu d'une petite cuve de dosage se mesurent tous selon le même principe, et seules changent l'étendue, le montage et le matériau du transducteur. Les formes pratiques ajoutent un afficheur intégré et une sortie série, et une variante transmet la mesure par un réseau mobile pour les sites totalement dépourvus de câblage.
Cette page traite de la configuration du type : comment l'étendue, la zone morte et l'angle d'ouverture contraignent ensemble l'emplacement de l'appareil, quand une forme intégrée ou séparée s'impose, et ce qui le distingue du radar de niveau proposé pour le même service.
Comment mesure un détecteur de niveau à ultrasons
Le transducteur émet et reçoit. Une salve d'ultrasons est envoyée vers le bas, se réfléchit sur la variation de densité à la surface du milieu et revient ; le temps entre émission et réception donne la distance, et la soustraction de cette distance à la hauteur de montage donne le niveau. La vitesse du son dans l'air variant avec la température, un appareil de ce type embarque une sonde de température et corrige la mesure en conséquence : la température de l'installation fait donc partie de la spécification et non d'un détail d'ambiance.
Trois contraintes géométriques en découlent, et ensemble elles décident si un ouvrage donné peut être mesuré ou non. La première est la zone morte : près du transducteur, l'appareil ne peut pas séparer sa propre émission de l'écho qui revient, si bien qu'une bande juste sous la face est inexploitable et que le niveau le plus haut atteint par l'ouvrage doit rester en dessous. La deuxième est l'angle d'ouverture : l'impulsion s'élargit en se propageant, si bien que dans un ouvrage haut et étroit le faisceau peut frapper la paroi ou un accessoire interne et renvoyer un écho parasite. La troisième est le dégagement par rapport à la paroi : pour une étendue donnée, il existe une distance minimale entre le transducteur et la paroi, car la réflexion de la paroi arrive à un instant proche de celle de la surface.
Ces trois contraintes expliquent pourquoi le type se spécifie à partir du plan de l'ouvrage et non d'une simple étendue de niveau. Une étendue annoncée sans la hauteur de montage, la zone morte et les obstacles internes ne détermine pas encore un appareil.
Choix de configuration
L'essentiel de la spécification est déterminé par ces décisions plutôt que par la classe d'exactitude. Chacune contraint la suivante, c'est pourquoi elles sont tranchées dans l'ordre.
| Configuration | Options à fixer | Ce que cela détermine réellement |
| Forme de l'appareil | Intégré, transducteur et électronique dans un même boîtier, ou séparé, les deux étant reliés par un câble | Où l'électronique peut être atteinte et lue. Une forme séparée place l'indicateur à hauteur des yeux et le transducteur sur l'ouvrage, ce qui est la disposition habituelle lorsque le sommet de l'ouvrage est inaccessible ou que l'espace situé au-dessus est réduit. |
| Étendue | Une gamme d'étendues, chacune avec sa propre zone morte | La hauteur d'ouvrage pouvant être couverte, et la bande sous le transducteur totalement inutilisable. Une étendue plus longue s'accompagne normalement d'une zone morte plus grande : un ouvrage haut et un ouvrage dont le niveau maximal est élevé ne sont donc pas la même exigence. |
| Matériau du transducteur | Faces d'usage général et faces résistant à la corrosion | La tenue de l'appareil à l'atmosphère située au-dessus du milieu, question distincte de l'agressivité du milieu lui-même. |
| Montage | Montages à bride, à filetage, sur support et à montage ouvert | La manière dont le transducteur est maintenu à la bonne hauteur et perpendiculaire à la surface, et la possibilité d'ouvrir l'ouvrage pour poser le raccord. |
| Sorties | Sorties analogiques, à relais et série, en diverses combinaisons | Si la mesure pilote un afficheur, une alarme, une pompe ou un système de contrôle. Le nombre de relais disponibles décide du nombre d'actions qu'un appareil peut mener. |
| Communication | Une sortie série filaire, ou une liaison sans fil en option | L'existence d'un câblage sur le site, et la nécessité de consulter la mesure à distance. |
| Alimentation | Basse tension continue, ou secteur lorsque la forme séparée est utilisée | L'existence d'une alimentation au niveau de l'ouvrage, ce qui est souvent le facteur décisif sur un site isolé. |
| Affichage et indication locale | Afficheur intégré, ou indicateur séparé | La nécessité pour quelqu'un de lire le niveau sur l'ouvrage, ou seulement en salle de contrôle. |
Comment choisir un détecteur de niveau à ultrasons
| Critère | Pourquoi il décide de la réponse | Comment le fixer avant de nous consulter |
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| Hauteur de l'ouvrage et niveau le plus haut | L'étendue doit couvrir la plage de travail, et le haut de cette plage doit rester dégagé de la zone morte | Donnez la hauteur de l'ouvrage et le niveau le plus haut atteint par le contenu, et pas la hauteur seule. |
| Diamètre de l'ouvrage et accessoires internes | Le faisceau s'élargit en se propageant : le dégagement par rapport à la paroi et tout ce qui dépasse décident du retour d'un écho propre | Décrivez la forme de l'ouvrage et ce qu'il contient, y compris agitateurs, échelles, serpentins de chauffage et tuyaux de remplissage. |
| Position de montage et accès | Décident la forme et l'étendue, ainsi que la possibilité de lire l'électronique sur place | Indiquez où l'appareil peut être fixé, et si le sommet de l'ouvrage est accessible. |
| Atmosphère au-dessus du milieu | Vapeurs, condensation, poussières et mousse affectent chacune différemment l'écho de retour par rapport à de l'air propre | Indiquez les vapeurs, la température, et la formation éventuelle de condensation ou de mousse en surface. |
| Plage de température | La vitesse du son varie avec la température : la plage de conditions fait donc partie de la sélection | Donnez les températures de service et les températures extrêmes au niveau de l'appareil. |
| Mesure locale ou à distance | Décide les sorties, la communication et le mode d'alimentation | Précisez où la mesure doit apparaître, et ce qui doit agir sur elle. |
Si l'un de ces points reste ouvert, envoyez ce qui est connu. Un devis peut être établi sur une description de service et affiné une fois les lacunes comblées.
Les alternatives les plus proches
Ce sont les types que recouvre généralement une demande pour un détecteur de niveau à ultrasons, et le moment où le choix se décide vraiment.
| Alternative la plus proche | Ce qui la distingue d'un détecteur de niveau à ultrasons |
| Radars de niveau | Également sans contact et monté au-dessus du milieu, mais il fonctionne sur micro-ondes et reste largement indifférent aux vapeurs, aux couches de température et aux poussières qui perturbent une impulsion acoustique. C'est la réponse pour un ouvrage chaud, poussiéreux ou chargé de vapeurs, et c'est normalement le plus coûteux des deux. |
| Transmetteurs de niveau hydrostatiques | Se placent dans ou sur le fond de l'ouvrage et déduisent le niveau de la hauteur de liquide située au-dessus. Insensibles à la mousse, aux vapeurs et aux accessoires internes, ils exigent un milieu de densité connue et stable, et ils sont mouillés : c'est la contrepartie face aux types sans contact. |
| Capteurs de niveau capacitifs | Une sonde dont la capacité varie avec le milieu qui l'entoure. Simples pour un point et pour les petits ouvrages, et sensibles aux dépôts sur la sonde. |
| Capteurs de niveau à flotteur | Un flotteur qui suit la surface. Mécaniquement simple et indépendant de la mousse et des vapeurs, mais les pièces mobiles s'encrassent, et l'appareil donne un point ou une courte plage plutôt qu'une mesure continue. |
| Indicateurs de niveau magnétiques | Un flotteur placé dans une chambre déplace une colonne magnétique à l'extérieur, donnant un niveau visuel local sans alimentation. C'est une lecture et non un signal, et la chambre est mouillée. |
| Transmetteurs de niveau à ultrasons | Le même principe de mesure conditionné pour la transmission plutôt que pour l'indication locale, forme retenue lorsque la mesure n'est jamais voulue autrement que sous forme de signal. |
La frontière entre ultrasons et radar se trace normalement par l'atmosphère située au-dessus du milieu et par la température, et non par l'étendue de niveau, que les deux couvrent.
Ce qu'il faut inclure dans la demande
La première réponse peut être un devis plutôt qu'une série de questions si la demande contient ces éléments. Lorsqu'un chiffre est inconnu, envoyez la description de l'usage et nous confirmerons ce qu'il implique.
- Hauteur et diamètre de l'ouvrage, et niveaux les plus haut et plus bas en service
- Le milieu, et les vapeurs ou poussières situés au-dessus
- Température de service et température extrême au niveau de l'appareil
- Formation éventuelle de mousse, de condensation ou de turbulence en surface
- Accessoires internes, et distance minimale de montage par rapport à la paroi
- Nécessité d'une lecture locale, ou d'un signal uniquement
- Sorties requises, et ce qui les lira
- Existence d'un câblage au niveau de l'ouvrage, ou besoin d'une liaison sans fil
- Alimentation disponible au point d'installation
- Quantité, port de destination et date de livraison requise
