Ультразвуковые уровнемеры – экономичные многофункциональные датчики уровня

Назначение ультразвуковых уровнемеров

Будучи устройствами интеллектуальными, приборы могут решать множество разнообразных задач:

• Непрерывное измерение уровня жидких или твердых сыпучих материалов
• измерение уровня жидких или твердых сыпучих материалов жидких/твердых сыпучих продуктов (различные порошкообразные материалы, гранулаты и т.п.)
• Измерение расхода воды, замер потока жидкости в открытых или естественных водотоках при помощи лотков Паршалла и ему подобных устройств
• Наблюдение за конвейерными лентами в непрерывном режиме, иными открытыми поверхностями (применительно к сыпучим материалам)
• Одновременное слежение за большим парком промышленных резервуаров или емкостей (+ малые силосы, желоба)
• Построение АСУТП на использовании специальных функций приборов:
  • Непрерывная регистрация данных
  • Реагирование на внешние и внутренние сигналы (часть моделей содержит как входы так и выходы)
  • Сигнализация по запрограммированным параметрам
  • Управление исполнительными механизмами
  • Измерение температуры
  • Удаленное информирование о событиях в системе (посредством мобильной связи, SMS, стандартных промышленных протоколов)
• Наблюдение за местоположением передвижных цистерн на автомобильном или железнодорожном транспорте, разгружающих и загружающих продукт в разных точках. Получение всей необходимой информации о содержимом емкостей
• Удаленное наблюдение за состоянием водной/жидкой поверхности в реках, озерах, дамбах и плотинах, иных водных резервуарах. Своевременное получение сигнализационных сообщений о важных событиях (например, наводнениях)
• Мониторинг дизельных баков (цистерн или чанов) на расстоянии
• Контроль сточных коллекторов (канализации, труб) удаленным способом вкупе со своевременным и немедленным оповещением об аварийных ситуациях (как, например закупорка сточных вод или возникновение условий переполнения)
• Загрязненные, коррозионные, агрессивные среды
• Абразивные, вязкие или клейкие продукты
• Удаленное информирование (GPS, SMS), сигнализация

Преимущества ультразвуковых уровнемеров

Важным достоинством ультразвуковых приборов является то, что реализация данного метода измерения не предъявляет особенно высоких требований к прочности или стойкости по износу. Другие важные преимущества:

• Цена ультразвуковых уровнемеров значительно ниже других приборов бесконтактного типа, к коим относятся, например, микроволновые радарные измерители
• Не требуется физический контакт с продуктом, точность измерения сохраняется высокой
• Измерения не зависят от плотности среды. На результат измерений не влияют химические и физические свойства среды (устройства хорошо работают с агрессивными, вязкими средами)
• Компактные габариты
• Мультизадачность прибора (у разных моделей свои особенности, но все они содержат полезные дополнительные функции)
• Возможность полностью автономной работы (у некоторых моделей)

Недостатки приборов

При всех своих достоинствах недостатки у этих устройств тоже имеются:

1. Большая конусность излучения и возможные отражения сигнала от стационарных препятствий, способные вызвать ошибки в измерениях

Решение проблемы: Проблема может быть решена правильным расположением и монтажом прибора. В случае необходимости работы в предельно узких емкостях, обратите внимание на датчики контактного принципа действия (для сыпучих продуктов это, например, NivoCap или MicroTrek, для жидкостей – гидростатические датчики, микроволновые уровнемеры по типу PiloTrek).

2. Качественная работа возможна только при нормальном атмосферном давлении

Решение проблемы: Для работы в сосудах под давлением рекомендуется обратить внимание на приборы иного принципа действия. Например, гидростатические уровнемеры (для жидкостей) или контактного принципа (например, NivoCap для сыпучих материалов).

3. Влияние на сигнал сильных испарений, запыленности, ветра. Неприменимость для очень мелкодисперсных и пористых гранулированных продуктов

Решение проблемы: В большинстве случаев проблема решается подбором оптимальной рабочей частоты. В иных ситуациях, стоит обратить свой взгляд на приборы контактного принципа действия или волноводные микроволновые измерители (MicroTREK).

4. Сигнал не распространяется в вакууме

Решение проблемы: Если необходима способность прибора работать в вакууме, то рекомендуется выбирать микроволновые радарные уровнемеры по типу PiloTrek.

Модели ультразвуковых уровнемеров и аналоги

По своему основному применению все модели делятся на два типа – ультразвуковые уровнемеры жидкостей и ультразвуковые уровнемеры для сыпучих продуктов. Оба типа используют схожий принцип работы, но различаются своим конструктивом, способом монтажа и электронной/программной частью.

Жидкостные уровнемеры ставятся параллельно поверхности продукта и, как правило, не имеют особых излишеств в своей конструкции.

У сыпучих же материалов поверхность неровная, граница раздела сред неоднородна. Отраженный сигнал от такой поверхности слабее, нежели от жидкости. Также, в процессе отгрузки и загрузки продукта возникает естественный отвал продукта. Все это накладывает определенные требования к уровнемерам. Конструкция уровнемеров для сыпучих продуктов предусматривает усиленную фокусировку сигнала, более совершенный алгоритм расчета и свободное позиционирование для подстройки под угол естественного отвала продукта.

Более подробно о моделях для жидкостей ... и твердых материалов ...

Принцип работы прибора

Принцип работы прибора основан на методе определения уровня через время прохождения сигнала. Такой способ можно сравнить с работой эхолота. Как правило, ультразвуковой датчик располагается в верхней точке бака. Посылаемый датчиком сигнал, при этом, обладает известной скоростью. Он доходит до границы раздела сред (поверхности продукта), отражается от нее и возвращается к прибору.  Время прохождения импульса замеряется, а электроника производит необходимые расчеты и высчитывает пройденное расстояние по известным величинам. Все производные значения (объем, вес) вычисляются уже потом.

Многие датчики обладают дополнительными опциями в виде датчиков температуры, релейных выходов или дискретных входов. Вычислительное устройство датчиков обрабатывает входные сигналы и выдает необходимые пользователю данные.