산업용 귀 : 초음파 ''가 액체 수준의 변화를 듣는 방법

산업용 귀 : 초음파가 "듣는"액체 수준의 변화를 "듣는 방법"

초음파 파도에 대해 이야기합시다. 우리가들을 수있는 소리의 주파수 범위는 대략 20 Hertz와 20, 000 Hertz 사이입니다. 그러나 초음파파의 빈도는 훨씬 높으며 일반적으로 20 킬로 헤르츠에서 100 메가 헤르츠 범위입니다. 따라서 귀는 초음파 파를 감지 할 수 없습니다. 실제로 초음파 파는 기계적 파도의 한 유형입니다. 그들은 탄성 매체에서 전파 할 수 있으며, 높은 주파수와 짧은 파장으로 인해 전파 중에 강한 방향성, 상당한 에너지 및 강한 침투력을 갖습니다.

Solidat 측정 및 제어 실험실에 오신 것을 환영합니다. 저는 귀하의 기기 및 장비 측정 및 제어 관리자입니다. 오늘, 초음파 파의 레벨 측정에 대해 이야기합시다.

초음파의 역사와 관련하여 1793 년으로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 당시 이탈리아 과학자 인 Spallanzani는 실험을 통해 박쥐가 주변 환경을 감지하여 초음파의 미스터리를 공개한다는 실험을 통해 발견되었습니다. 나중에 기술 개발로 초음파는 탐지, 측정 및 의학과 같은 분야에 널리 적용되었습니다. 산업 생산에서 수준 측정이 특히 중요합니다. 레벨 측정은 액체 및 과립 고체와 같은 컨테이너 또는 공간의 재료 높이를 측정하는 것을 말합니다. 레벨 측정을 통해 컨테이너에 얼마나 많은 재료가 있는지 알 수 있으므로 생산 공정의 재료 균형을 보장 할 수 있습니다. 레벨을 정확하게 제어 할 수 있다면 제품의 출력과 품질을 보장하고 안전한 생산을 보장 할 수도 있습니다. 그렇다면 초음파는 레벨 측정에서 어떻게 사용됩니까?

간단히 말해서, 초음파 파는 액체와 고형물에서 감쇠가 거의 없으며 매우 강한 침투 능력을 갖습니다. 특히 불투명 한 고체에서 빛에서 수십 미터의 거리를 관통 할 수 있습니다. 또한, 초음파 파는 강한 방향성을 가지며 방향으로 방출 될 수 있습니다. 측정 중에 센서는 초음파 파를 방출합니다. 파도가 재료의 표면에 직면하면 다시 반사됩니다. 센서가 반사 파를 수신 한 후에는 시차를 계산하여 거리를 결정하고 액체 수준 높이를 얻을 수 있습니다. 전체 측정 프로세스는 측정 된 매체와 직접 접촉 할 필요가 없으므로 부식성 및 침식 환경에 매우 적합하며 화학 공학, 석유, 식품, 제약 및 환경 보호와 같은 산업에서 널리 사용됩니다.

다음으로 초음파 레벨 게이지의 작동 원리를 살펴 보겠습니다. 일반적으로 초음파 레벨 게이지는 트랜스 듀서, 신호 처리 장치 및 디스플레이 또는 출력 모듈로 구성됩니다. 특정 측정 단계는 다음과 같습니다.

1. ** 초음파 방출 ** : 초음파 레벨 미터는 프로브를 통해 목표 재료 표면을 향한 고정 속도로 초음파 펄스를 방출합니다. 예를 들어 2 초마다 5 배입니다.
2. ** 초음파 전파 ** : 초음파 파는 공기 중 특정 속도로 전파됩니다. 그들이 재료 표면을 만날 때, 그들 중 일부는 반사되어 에코를 형성합니다. 에코의 강도 및 반환 시간은 대상 표면의 특성과 관련이 있습니다.
3. ** 반사파 수신 ** : 프로브는 재료 표면에서 반사 된 초음파 신호를 수신하여 전기 신호로 변환합니다. 동시에 초음파 펄스가 여행하는 데 걸리는 시간을 측정합니다.
4. ** 계산 레벨 ** : 초음파 펄스의 전파 시간을 측정하여 방출에서 수신까지의 시차를 계산 한 다음 공식을 사용하여 센서에서 재료 표면까지의 거리를 계산하십시오. 공식은 다음과 같습니다. 또한, 컨테이너의 기하학적 형상 및 높이 매개 변수가 알려져 있기 때문에, 수준 높이는 공식 L=e -d를 사용하여 계산 될 수 있으며, 여기서 L은 측정 된 레벨 높이, e는 컨테이너의 하단 (빈 탱크 높이 또는 총 탱크 높이)까지의 거리는 측정 된 수준 높이이며, D는 센서에서 재료 표면까지의 거리입니다.

그러나 실제 응용 분야에는 몇 가지 요점이 있습니다. 첫째, 음속 속도는 온도, 압력, 습도 등과 같은 중간 및 환경 조건의 영향을받습니다. 예를 들어, 공기 중 1 도의 온도가 1도 증가 할 때마다 소리 속도는 대략 0. 초당 6 미터 증가합니다. 따라서 실제 측정에서 온도 센서는 일반적으로 측정 정확도를 보장하기 위해 온도 보상을 위해 설치됩니다. 둘째, 초음파 파는 진공 상태에서 또는 극심한 압력 조건에서 전파 할 수 없으므로 적용 가능한 환경도 신중하게 고려해야합니다.

또한 초음파 센서의 설치 위치 및 방향도 매우 중요합니다. 센서는 측정 된 재료의 표면과 정렬되어야하며 에코와의 간섭을 방지하기 위해 가능한 한 많은 장애물을 피해야합니다. 컨테이너 내부에 교반기 또는 다른 구조가있는 경우, 거짓 에코가 생성 될 수 있습니다. 현재 신호 처리 기술을 사용하여 올바른 에코를 식별해야합니다. 또한 공기 중의 먼지, 증기 또는 거품은 또한 초음파 파의 전파 및 반사에 영향을 줄 수 있습니다. 그러한 경우, 간섭을 처리하기 위해 다른 조치를 취해야 할 수도 있습니다.

마지막으로,주의가 필요한 작은 세부 사항이 있습니다. 초음파 레벨 미터는 측정 할 수없는 프로브 근처의 특정 거리를 가지고 있습니다. 이는 방출 된 초음파 펄스가 특정 시간 너비를 가지기 때문에 센서는 초음파 파를 방출 한 후에도 잔류 진동을 갖기 때문입니다. 이 기간 동안 반사 된 에코를 감지 할 수 없습니다. 이 거리는 블라인드 존이라고합니다. 따라서 측정 된 재료의 가장 높은 부분은 일반적으로 센서의 블라인드 존으로 들어 가지 않아야합니다.