Что такое ультразвуковой уровнемер
Ультразвуковой уровнемер измеряет расстояние вниз до поверхности того, что находится в резервуаре, силосе или лотке, отсчитывая звуковой импульс, который идёт до поверхности и возвращается. Преобразователь стоит над содержимым и никогда его не касается - в этом и весь смысл типа: ничего не смачивается, ничего не корродирует и ничего не нужно мыть. Где аппарат держит сточные воды, химикат, пищевой продукт или пульпу, именно отсутствие контакта обычно и есть причина, по которой этот способ берут вместо поплавка, зонда или передатчика давления.
Один прибор покрывает очень широкий круг задач, потому что измерению безразлично, чья это поверхность. Вода в приямке, кислота в накопителе, зерно в силосе, уровень реки под мостом и содержимое малого резервуара дозирования меряются на одном принципе, а меняются только диапазон, способ крепления и материал преобразователя. Практичные исполнения добавляют встроенный дисплей и последовательный выход, а вариант передаёт показание по сотовой сети - для площадок, где проводки нет вовсе.
Здесь разобрано, как конфигурируется тип: как диапазон, слепая зона и угол раствора луча вместе ограничивают место монтажа, когда требуется моноблочное или раздельное исполнение и как этот тип отделяют от радарного уровнемера, которого считают на ту же задачу рядом.
Как ультразвуковой уровнемер выполняет измерение
Преобразователь и излучает, и принимает. Пачка звука уходит вниз, отражается от скачка плотности на поверхности среды и возвращается; время между посылкой и приёмом даёт расстояние, а вычитание этого расстояния из высоты установки даёт уровень. Поскольку скорость звука в воздухе меняется с температурой, прибор такого рода несёт датчик температуры и корректирует по нему отсчёт времени - поэтому температура места установки входит в спецификацию, а не является местной деталью.
Отсюда следуют три геометрических ограничения, и вместе они решают, можно ли данный аппарат измерять вообще. Первое - слепая зона: у самого преобразователя прибор не отделяет собственную посылку от возвращающегося отклика, поэтому полоса прямо под его лицом неизмерима, и наибольший уровень, до которого может подниматься содержимое, должен оставаться под ней. Второе - угол раствора луча: импульс расходится по мере пути, поэтому на высоком узком аппарате луч может удариться в стенку или во внутреннюю деталь и вернуть ложный отклик. Третье - зазор от стенки: при данном диапазоне существует минимальное расстояние между преобразователем и стенкой аппарата, потому что отражение от стенки приходит по времени близко к отражению от поверхности.
Все три ограничения - это и есть причина, по которой тип специфицируют по чертежу аппарата, а не по одному диапазону уровней. Цифра диапазона, названная без высоты установки, слепой зоны и внутренних препятствий, прибор ещё не определяет.
Варианты конфигурации
Большую часть спецификации определяют именно эти решения, а не класс точности. Каждое ограничивает следующее, поэтому их и утверждают по порядку.
| Конфигурация | Что нужно зафиксировать | Что это на самом деле определяет |
| Исполнение прибора | Моноблочное, где преобразователь и электроника в одном корпусе, либо раздельное, где их соединяет кабель | Где можно дотянуться до электроники и её прочесть. Раздельное исполнение ставит указатель на уровне глаз, а преобразователь - на аппарат, что является обычным решением, когда верх аппарата недоступен или пространство над ним тесно. |
| Диапазон | Линейка диапазонов, каждый со своей слепой зоной | Какая высота аппарата покрывается и какая полоса под преобразователем не годится вовсе. Более длинный диапазон обычно приносит более крупную слепую зону, поэтому высокий аппарат и аппарат с высоким максимальным уровнем - это не одно и то же требование. |
| Материал преобразователя | Лицевые части общего назначения и стойкие к коррозии | Выдержит ли прибор атмосферу над средой - это решается отдельно от того, агрессивна ли сама среда. |
| Монтаж | Фланцевый, резьбовой, на кронштейне и открытый монтаж | Как преобразователь удерживается на нужной высоте и перпендикулярно поверхности и можно ли открыть аппарат ради установки детали. |
| Выходы | Аналоговый, релейный и последовательный выходы в разных сочетаниях | Управляет ли показание дисплеем, сигнализацией, насосом или системой управления. Число доступных реле решает, сколько действий может выполнить один прибор. |
| Связь | Проводной последовательный выход либо опциональный радиоканал | Есть ли на площадке какая-либо проводка и должно ли показание быть видно дистанционно. |
| Питание | От постоянного тока низкого напряжения либо от сети - при раздельном исполнении | Есть ли питание у аппарата, что на удалённой площадке часто и решает выбор. |
| Дисплей и местная индикация | Встроенный дисплей либо отдельный указатель | Читает ли кто-то уровень у самого аппарата или только в операторной. |
Как выбрать ультразвуковой уровнемер
| Фактор | Почему от этого зависит ответ | Как решить это до запроса |
|---|
| Высота аппарата и наибольший уровень | Диапазон должен покрыть рабочий участок, а его верх должен оставаться в стороне от слепой зоны | Укажите высоту аппарата и наибольший уровень, до которого поднимается содержимое, а не одну высоту. |
| Диаметр аппарата и внутренние детали | Луч расходится по мере пути, поэтому зазор от стенки и всё выступающее решают, вернётся ли чистый отклик | Опишите форму аппарата и что находится внутри, включая мешалки, лестницы, нагревательные змеевики и трубы наполнения. |
| Место монтажа и доступ | Решает исполнение, диапазон и можно ли прочесть электронику на месте | Укажите, где прибор можно закрепить, и достижим ли верх аппарата. |
| Атмосфера над средой | Пары, конденсат, пыль и пена действуют на возвращающийся отклик по-разному, в отличие от чистого воздуха | Укажите пары, температуру и образуется ли на поверхности конденсат или пена. |
| Температурный диапазон | Скорость звука меняется с температурой, поэтому разброс условий входит в выбор | Укажите рабочие и крайние температуры у прибора. |
| Местный или дистанционный отсчёт | Решает состав выходов, связь и схему питания | Скажите, где должно появляться показание и что должно на него реагировать. |
Если что-то из этого ещё не решено, пришлите известное. Коммерческое предложение можно дать по описанию задачи и уточнить, когда пробелы будут закрыты.
Ближайшие альтернативы
ультразвуковой уровнемер: какие типы обычно имеют в виду в запросе и где на самом деле решается выбор.
| Ближайшая альтернатива | Что отличает его от ультразвукового уровнемера |
| Радарные уровнемеры | Тоже бесконтактный и ставится над средой, но работает на микроволнах и в значительной мере безразличен к парам, температурным слоям и пыли, которые тревожат акустический импульс. Это ответ для горячего, запылённого или полного паров аппарата, и обычно он дороже из двух. |
| Гидростатические передатчики уровня | Стоит в дне аппарата или на нём и получает уровень из столба жидкости над собой. Пена, пары и внутренние детали на него не действуют, нужна среда с известной и устойчивой плотностью, и он смочен - вот расплата по сравнению с бесконтактными типами. |
| Ёмкостные датчики уровня | Зонд, ёмкость которого меняется от окружающей его среды. Прост для точки и для малых аппаратов, но страдает от нарастания отложений на зонде. |
| Поплавковые датчики уровня | Вытеснитель, следующий за поверхностью. Механически прост и независим от пены и паров, но движущиеся части загрязняются, и прибор даёт точку или короткий участок вместо непрерывного измерения. |
| Магнитные уровнемеры | Поплавок внутри бачка перемещает магнитный столбик вне его, давая местный визуальный отсчёт уровня без питания. Это отсчёт, а не сигнал, и бачок смочен. |
| Ультразвуковые передатчики уровня | Тот же принцип измерения, собранный для передачи, а не для местной индикации, - именно это исполнение выбирают, когда показание хотят получить только как сигнал. |
Границу между ультразвуком и радаром обычно проводит атмосфера над средой и температура, а не диапазон уровней, который покрывают оба.
Что включить в запрос
Первый ответ может быть предложением, а не списком вопросов, если запрос содержит эти данные. Если значение неизвестно, пришлите описание задачи - мы уточним, что из неё следует.
- Высота и диаметр аппарата и наибольший и наименьший уровни в эксплуатации
- Среда и пары или пыль над ней
- Рабочая и крайняя температура у прибора
- Образуется ли на поверхности пена, конденсат или турбулентность
- Внутренние детали и насколько близко к стенке можно смонтировать прибор
- Нужно ли читать прибор на месте или только как сигнал
- Требуемые выходы и то, что будет их считывать
- Есть ли у аппарата какая-либо проводка или нужен радиоканал
- Питание в месте установки
- Количество, порт назначения и требуемая дата поставки
