¿Cómo funciona el sensor ultrasónico?
La medición de nivel de líquido basada en ultrasonidos es el uso de la reflexión, transmisión y refracción ultrasónica, y otras propiedades físicas, los métodos de medición maduros son la medición de nivel no intrusiva y la medición de nivel intrusiva.
La tecnología de medición de nivel ultrasónico se ha utilizado ampliamente en varias placas industriales y se usa ampliamente, pero sus métodos y principios no son los mismos, principalmente porque las necesidades del campo industrial son diferentes, tales como: ambiente abierto de medición y ambiente sellado de medición y requisitos de control de costos. Para diferentes necesidades, debe ser adecuado para los métodos de medición de nivel ultrasónico.
La medición de nivel de líquido basada en ultrasonidos es el uso de la reflexión, transmisión y refracción ultrasónica y otras propiedades físicas, los métodos de medición maduros son la medición de nivel no intrusiva y la medición de nivel intrusiva.
El método de medición de nivel de líquido ultrasónico y el principio de rango ultrasónico son los mismos, es necesario calcular la diferencia entre el tiempo de transmisión de la onda incidente y el tiempo de recepción del eco reflejado, y luego multiplicar la velocidad de propagación de la onda ultrasónica en el medio medido para determinar la altura del líquido a medir en el recipiente. Hay dos formas de realizar el sistema de medición de nivel de líquido ultrasónico utilizando el método de la curva de velocidad del sonido.
Medición de nivel no intrusiva
Un método para medir el nivel de líquido usando el principio de rango ultrasónico es instalar la sonda de medición en la pared exterior del fondo del recipiente, usando las características de reflexión y transmisión del ultrasonido.
Como se muestra en la figura.
Cuando la onda ultrasónica emitida por la sonda se propaga hacia la pared interior del fondo del recipiente, se genera el primer eco de reflexión debido al cambio del medio de propagación. Después de eso, la onda ultrasónica continúa propagándose en el medio líquido a medir. Cuando se propaga a la interfaz gas-líquido, el medio de propagación cambia nuevamente y se genera el segundo eco de reflexión.
Suponiendo que la diferencia de tiempo entre el primer eco y el segundo eco es T, el nivel de líquido en el recipiente se puede obtener a partir de la velocidad de propagación de la onda ultrasónica C en el líquido bajo medición, L =c ⋅T/ 2
La ventaja de este método de medición del nivel de líquido es que no es necesario abrir orificios ni instalar bridas en el recipiente probado durante la medición, y la información del nivel de líquido interno se puede obtener directamente desde el exterior del recipiente, lo que realmente se da cuenta de la no- medición de nivel de líquido intervencionista.
Sin embargo, la precisión de la medición de este método está estrechamente relacionada con la posición de instalación de la sonda, y cuanto más vertical sea la dirección de transmisión de la onda ultrasónica con el nivel de líquido a medir, mejor será el efecto de la medición.
Además, en el proceso de medición, la onda ultrasónica debe atravesar la pared del recipiente y el líquido a medir, que es susceptible al sedimento en el fondo del recipiente, burbujas de líquido e impurezas de líquido, y otros factores. Hay muchas limitaciones en el proceso de aplicación práctica.
Medición de nivel intrusivo
Medición de nivel intrusivo
Otra es preinstalar la sonda ultrasónica en la parte superior interna del contenedor, como se muestra en la figura.
Esta medida aprovecha las propiedades reflectantes de las ondas ultrasónicas.
Medición, controlada por el host instalado en la parte superior de la sonda ultrasónica y registra el tiempo inicial para t 0, cuando la onda ultrasónica alcanza la reflexión de la superficie del líquido medida, la sonda ultrasónica en la parte superior del contenedor para recibir señales ultrasónicas reflejadas, y la señal de sonido en salida de señal eléctrica al host, el host registra el tiempo de propagación ultrasónica para t1.
Suponiendo que la velocidad de la onda ultrasónica en el medio gaseoso por encima del interior del recipiente probado es c, y la altura del recipiente probado es h, entonces el tiempo de la onda ultrasónica desde la parte superior del recipiente hasta el nivel del líquido es T =(t1−t0)/ 2, y la altura del nivel del líquido en el recipiente es L =h −c ⋅T
Este tipo de método de medición de nivel de líquido ultrasónico no es una medición no intervencionista en sentido estricto. Debido a que la sonda de medición se instala en el contenedor con anticipación, la precisión de la medición se verá afectada por la temperatura, la presión y otros factores en el contenedor.
Además, cuando el líquido medido es corrosivo y volátil, dañará la sonda de medición de nivel, lo que afectará la confiabilidad de la medición.
La precisión de medición de los dos métodos de medición de nivel de líquido anteriores basados en el principio de rango ultrasónico está relacionada con la velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas en el medio.
Según las características físicas de las ondas ultrasónicas, la velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas en el medio se ve fácilmente afectada por la temperatura del medio. En la aplicación práctica, para obtener una mayor precisión de medición, es necesario corregir y compensar la velocidad del sonido.
