اصول و عملکرد لول ترانسیمترهای اولتراسونیک
لول ترانسیمتر اولتراسونیک یکی از انواع پرکاربرد لول ترانسیمترها می باشند. هنگامی که تماس به سطح سیال مورد نظر امکان پذیر نیست. از لول ترانسیمتر اولتراسونیک استفاده می شود. در بسیاری از صنایع دانستن میزان گاز یا مایع درون مخازن از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. چه میزان گاز یا مایع ته مانده در حین انتقال مواد و چه میزان سطح مایع و یا گاز پر شده در مخازن باید به طور دقیق اندازیه گیری شود. انواع مختلفی از لول ترانسمیتر ها موجود می باشد که عملکردهایشان کمی با هم متفاوت است.
مطلب مرتبط:
عملکرد لول ترانسمیتر های خازنی
لول ترانسیمتر چیست و چگونه عمل می کند؟
به دستگاهی که سطح مایعات و سیالات را اندازه گیری کرده و به صورت اعداد دیجیتالی گزارش می دهد ترانسیمتر سطح گفته می شود. شناورهای به کار رفته در کولر های آبی از لحاظ عملکرد نزدیک به لول ترانسیمترها عمل میکنند. همچنین کاربرد لول ترانسیمترها و لول ترانسیمتر اولتراسونیک به مخازن محدود نمی شود. بلکه در سیستم های لوله کشی و منابع ذخیره سازی نیز کاربرد دارند.
شیوه ی عمل این ابزار با قرار گرفتن روی سطح آغاز می شود و از روش های مکانیکی سطح مایع مورد نظر را تعیین می کنند. از نتایج بدست امده از طریق لول ترانسیمترها در برخی از محاسبات صنعتی و پالایشگاهی نیز بهره می گیرند. البته سطح مایعات به خودی خود یکی از فاکتورهای مهم در محاسبات به شمار می رود.
انواع لول ترانسیمتر ها
دسته بندی این تجهیزات معمولا از طریق نحوه تشخیص تغییرات سطح مایع توسط سنسورهای و نوع گزارش دهی آن ها میباشد. بر این اساس این تجهیزات به 6 دسته تقسیم بندی می شوند:
1- لول ترانسیمتر هیدرواستاتیک: به کمک چگالی سیال، اندازه گیری ها انجام می شود.
2- لول ترانسیمتر مغناطیسی: از طریق یک وسیله ی مغناطیسی شناور داده ها دریافت و محاسبه می شوند.
3- لول ترانسیمتر راداری: با انتشار امواج رادیویی و انعکاس آن ها محاسبات و گزارشات انجام می شود.
4- لول ترانسیمتر خازنی: از مایع درون مخزن مانند یک دی الکتریک ما بین دو الکترود استفاده می کنند.
5- لول ترانسیمتر مایکرو ویو هدایت شده: از طریق ارسال امواج مایکرو ویوی و دریافت امواج منعکس شده محاسبات و گزارشات برآورد و اعلام می شود.
6- لول ترانسیمتر اولتراسونیک: عملکرد این مدل بسیار شبیه به مدل راداری می باشد. زمان ارسال و بازگشت امواج صوتی مبنای محاسبات قرار می گیرد.
در ادامه به توضیحات تکمیلی پیرامون لول ترانسیمتر اولتراسونیک می پردازیم. برای تهیه این تجهیزات می توانید با مشاوران گروه صنعتی سپیانی تماس حاصل کنید. این گروه صنعتی با سابقه ی درخشان و قریب به دو دهه تجربه در زمینه ی اتوماسیون صنعتی، برق صنعتی و مشاوره و راه اندازی خط تولید آماده ی ارائه ی خدمات می باشد.
مبنای عملکرد لول ترانسیمتر اولتراسونیک
همانطور که پیشتر نیز اشاره شد چنانچه امکان دسترسی و تماس با سطح سیال مورد بررسی وجود نداشته باشد. برای انجام بررسی و اندازه گیری های لازم استفاده از لول ترانسیمتر اولترا گزینه ی بسیار مناسبی خواهد بود. سنسورهای به کار رفته در آن با ارسال موج صوتی در مسیری که سیال قرار دارد و اندازه گیری کردن زمان رفت و برگشت محاسبات لازم را انجام می دهد.
شیوه ی عمل در لول ترانسیمتر اولتراسونیک
زمانی که انرژی الکتریکی به کریستال های پیزوالکتریک منتقل می شوند. کریستال ها به حرکت در آمده و سیگنال های صوتی تولید می کنند. این موج صوتی در زمان بازگشت نیز بر اثر جا به جایی صوتی یک سیگنال بسیار آشکار را ایجاد خواهد کرد. لول ترانسیمتر اولتراسونیک این زمان رفت و برگشت موج صوتی را اندازه گیری می کند. این اندازه گیری در حقیقت مبنای کار این وسیله می باشد.
از این روش محاسباتی برای سیالاتی استفاده می شود که قابلیت بازتابش امواج را با کیفیت بالا داشته باشند. از مشکلاتی در این روش ممکن است ایجاد شود این است که بر فرض تفاوت دو محیط، موج صوتی هنگام عبور از یک محیط به محیط دیگر بخشی از بازتابش خود را از دست می دهد و قسمتی از این بازتابش نیز در محیط دوم باقی مانده و هرگز باتاب نمی شود.
تاثیر اندازه ی مخزن و نوع سیال بر روش اندازه گیری با لول ترانسیمتر اولتراسونیک چیست؟
شکل مخزن و نوع موادی که در آن قرار دارد بر انتخاب سنسور مناسب جهت اندازه گیری بسیار موثر می باشد. بررسی این موارد نه تنها به درک بهتری از سنسور منتهی می شود. بلکه در تعیین محل نصب سنسور و در نتیجه دقت اندازه گیری و درجه ی اطمینان نیز تاثیر گذار است.
سنسورهای لول ترانسیمتر اولتراسونیک در فاصله های کمتر عملکرد بسیار مناسب تری دارد. این سنسورهای با فرکانس پایین برای دامنه های بلند مفید واقع می شوند. البته به دهانه ی بزرگ تری در قسمت بالای مخزن احتیاج دارند. با توجه به این نکته که هر فرایند می تواند چالش های مربوط به خود را داشته باشد باید گفت لول ترانسیمتر اولتراسونیک نیز از این قاعده مستثنی نمی باشد.
حتما بخوانید: اندازه گیری سطح مخازن با سنسور های خازنی
معایب لول ترانسیمتر اولتراسونیک
در ادامه به معرفی شرایط محیطی که تاثیر زیادی بر عملکرد سطح سنج اولتراسونیک دارد می پردازیم:
درجه ی حرارات:
این عامل تاثیر زیادی بر سنسورهای اولتراسونیک دارد. البته نسل های جدید این نوع از سطح سنج توانایی بالاتری نسبت به شرایط بد دمایی دارند. اما اگر دمای محیطی که لول ترانسیمتر اولتراسونیک در آن نصب شده با دمای سیال تفاوت زیادی داشته باشد اندازه گیری سطح متوقف می گردد.
ترکیبات گاز:
یکی دیگر از عوامل تاثیر گذار بر اندازه گیری های لول ترانسیمتر اولتراسونیک ترکیبات گاز موجود در بین سنسور دستگاه و سطح مایع می باشد. این گازه ها در چندین حالت ایجاد می شوند:
- افزایش دما موجب ایجاد آن ها می گردد.
- خود مایع ذاتا تولید گاز می کند.
- از ترکیب چند ماده گاز تولید می شود.
از آن جایی که سرعت انتشار یافتن امواج صوتی در گاز نسبت به مایع و حتی در خود گازها بسته به نوعشان متفاوت است خطاهای اندازه گیری ایجاد می شود. در چنین شرایطی لول ترانسیمتر اولتراسونیک به درستی کار نخواهد کرد.
ایجاد کف:
فوم یا کف های ایجاد شده درون مخازن یکی دیگر از عوامل مختل کننده ی فناوری های به کار رفته در لول ترانسیمتر اولتراسونیک می باشند. کف امواج صوتی ایجاد شده توس اولتراسونیک را در خود جذب می کند.
بازتابش از سیال:
چنانچه سیال مورد اندازه گیری قابلیت بازتابش بالایی داشته باشد. امواج مکانیکی که توسط لول ترانسیمتر اولتراسونیک ارسال می شود در این سطوح منعکس شده و از کارایی دستگاه کم می کنند.
حتما بخوانید: ترانسمیتر چیست؟ انواع و کاربرد آن
مزایای استفاده از لول ترانسیمتر اولتراسونیک
- سطح سنج اولتراسونیک نسبت به رنگ ها، نور و بو هیچ حساسیتی ندارد. بدون نیاز به تماس با سیال هدف اندازه گیری های لازم را انجام خواهد داد.
- دقت و سرعت عمل در این تجهیز بسیار بالا می باشد.
- لول ترانسیمتر اولتراسونیک از کالیبراسیون خودکار بهره مند می باشند. همچنین رنج دمایی گسترده ا ی نیز دارد.
- به علت تماس نیافتن با جسم هدف دچار خوردگی و ساییدگی نیز نخواهد شد.
- از دیگر مزایای سطح سنج اولتراسونیک می توان به هزینه های پایین تعمیر و نگهداری از آن ها اشاره نمود.
- برای استفاده در مخازن کوتاه بسیار مناسب هستند.
- قیمت این لول ترانسیمتر اولتراسونیک نیز نسبت به کارایی آن بسیار مناسب می باشد.
- خروجی های رله نیز علاوه بر جریان خروجی به منظور آلارم و ارسال اطلاعات از طریق رایانه به منظور کنترل را نیز میتوان داشت.
کاربردهای لول ترانسیمتر اولتراسونیک
سنسورهای به کار رفته در این سطح سنج در مواردی همچون:
- مخازن آب
- مخازن شن و ماسه
- مخزن رنگ
- مخزن شیر
- مخازن جامدات روان مانند خمیر
مناسب می باشند. همینطور در محیط هایی که انفجاری هستند و یا با مواد شیمیایی با خاصیت خورندگی سر و کار داریم. استفاده از لول ترانسیمتر اولتراسونیک بسیار کاربردی و مناسب می باشد.
در انتخاب لول ترانسیمتر اولتراسونیک به چه نکاتی باید توجه کرد؟
- رنج دمایی سنسورهای دستگاه
- فشار مخازن حاوی سیال
- نوع و تعداد خروجی های مورد نظر
- شرایط محیطی که لول ترانسیمتر اولتراسونیک باید در آن کار کند.
- ارتفاعی که توسط سطح سنج قابل اندازه گیری است.
- دقت تجهیز نیز از مواردی است که باید مورد بررسی قرار گیرد.
گروه صنعتی سپیانی به شما در زمینه ی تهیه کلیه تجهیزات مربوط به اتوماسیون صنعتی و اتوماسیون صنعتی plc مشاوره خواهد داد. این گروه با داشتن مهندسینی مجرب و کاربلد شما را در راه اندازی خط تولید یاری خواهند کرد.
نصب لول ترانسیمتر اولتراسونیک
یکی از نکات بسیار مهم درباره تجهیزات فراصوتی مانند لول ترانسیمتر اولتراسونیک که برای اندازه گیری سطح مورد استفاده قرار می گیرند، مسدود نبودن مسیر آن ها است. از این طریق می توان اطمینان حاصل کرد که سیگنال بازگشتی در حقیقت نشان دهنده ی سطح واقعی سیال مورد نظر می باشد. به همین دلیل کف مخزن باید زاویه ای داشته باشد که در آن سیگنال بازگشتی مستقیما به سمت فرستنده ی خود باز گردد.
در این حالت اندازه گیری ها کاملا دقیق می باشند. اما اگر کف مخزن از زاویه ی مناسبی برخوردار نباشد سیگنال های بازگشتی پیش از آن که به منبع فرستنده برسند چندین بار با دیواره ی مخزن تماس خواهند یافت. این موضوع تمام محاسبات لول ترانسیمتر اولتراسونیک را با اختلال مواجه خواهد کرد.
حتما بخوانید: فلومتر مغناطیسی چیست؟ کاربرد آن
تکنیک طلائی نصب لول ترانسیمتر اولتروسونیک:
چنانچه در حین راه اندازی غباری در محیط وجود داشته باشد. سیگنال ارسالی با اختلال زیادی مواجه می شود. توان سیگنال و فرکانس آن دو بخش اصلی هر سیگنال فراصوتی محسوب می شوند. هرچند که فرکانس هایی که پایین تر هستند کمتر دچار تضعیف به وسیله ی غبار خواهند شد. اما اکویی که توسط آن نیز تولید خواهد شد کوچک می گردد. راه حل مناسب برای این مشکل کمک گرفتن از سیگنالی است که فرکانس بالا و همینطور قدرت آکوستیک بالایی دارد. جابه جایی سنسور فراصوتی نیز در بسیاری از مواقع موجب بر طرف شدن مشکل خواهد شد.
حتما بخوانید: سطح سنج (لول گیج) اختلاف فشاری چیست؟
چطور از اکوی جعلی جلوگیری کنیم؟
اگر چه در لول ترانسیمتر اولتروسونیک از سنسورهای خوبی استفاده شده است. اما این امکان وجود دارد که در داخل مخزن سطح های دیگری نیز پیدا شود. این موارد شامل میباشد:
- ورودی های مخزن
- درزها و موانع جوشکاری
برای اینکه این سیگنال ها توسط دستگاه خوانده نشوند باید اطلاعات ناشی از آن ها را فیلتر نمود. این کار از طریق تقویت کردن آستانه ی آشکار سازی انجام پذیر می باشد. بیشتر تولیدکنندگان مدل هایی که در آن نقشه ی مخزن کشیده شده است را دارند. این اطلاعات دیجیتالی در حافظه ی دستگاه ذخیره سازی می شود.
کلام آخر
در بسیاری از صنایع برای انجام محاسبات مورد نیاز باید سنجش درستی از سطح سیالات انجام شود. این سنجش از طریق لول ترانسیمترها انجام می شود. لول ترانسیمتر اولتروسونیک یکی از انواع سطح سنج هایی است که از طریق ارسال امواج صوتی کار می کند. با توجه به کاربردهای مختلف و مزایا و معایب آن بهتر است پیش از تهیه و خرید با متخصصین این زمینه مشاوره نمایید. همچنین شما عزیزان میتوانید جهت خریداری انواع تجهیزات صنعتی به بخش فروشگاه ما مراجعه فرمایید.
