Акустические уровнемеры. Принцип действия, область применения.

Принцип действия акустических (ультразвуковых) уровнемеров основан на отражении колебаний от границы раздела сред с различным акустическим сопротивлением. Обычно используется метод импульсной локации границы раздела газ-жидкость (или сыпучий материал) со стороны газа. Уровень измеряется по времени распространения ультразвуковых колебаний от источника излучений до плоскости (границы) раздела и обратно. (Достоинство ультразвуковых уровнемеров в нечувствительности к изменению свойств измеряемой среды, большой температурный диапазон, высокая надежность и точность измерений). Ультразвуковые средства измерения уровня являются наиболее широко распространенными в пищевой промышленности бесконтактными устройствами, использующимися для определения уровня жидкостей и сыпучих материалов. Ультразвуковой преобразователь устанавливается в верхней части танка или силоса и генерирует ультразвуковые колебания в направлении продукта На этот же преобразователь поступает отраженный от поверхности продукта сигнал (эхо-сигнал). Временной интервал между генерируемым и отраженным сигналами – прямо пропорционален расстоянию от преобразователя до поверхности продукта D. Преобразователь, заранее запрограммированный на расстояние до нулевой отметки Е и измерительный диапазон F, может легко рассчитать уровень заполнения силоса L (рис. 2.14).

Основные достоинства:

точность измерения не зависит от физических свойств анализируемого продукта (электропроводности, диэлектрической постоянной, вязкости, плотности и т.п.);

- бесконтактные средства измерения обычно не подвержены эррозии и не могут «засоряться», «обволакиваться»;

- в последнее время созданы датчики, предназначенные для применения в высоких, узких, запыленных силосах;

Рис.2.14. Принцип действия ультразвукового уровнемера.

- для анализа эхо-сигнала все шире используются микропроцессорные системы и элементы нечеткой логики, вследствие чего ультразвуковые уровнемеры применяются в качестве легко устанавливаемых приборов, имеющих низкую стоимость.

Недостатки:

- нельзя применять в условиях вакуума;

- при высоких давлениях происходит ограничение механического хода мембраны. При абсолютном давлении выше 3 бар следует пользоваться СИ другого типа;

- нельзя применять при температурах выше 100 ºС;

- ультразвуковые колебания плохо распространяются в атмосфере углекислого газа. В емкостях для брожения - наличие пены на поверхности жидкости приводит с снижению уровня отраженного сигнала.

На рис. 2.15. приведена рекомендуемая схема установки датчика во избежание погрешностей измерения.

Рис. 2.15. Схема установки датчика ультразвукового уровнемера

уровнемеры этого типа не рекомендуется использовать;

Примерами применения уровнемеров можно назвать, например, измерение уровня нефти, нефтепродуктов, кислот, пищевых продуктов, пива, спирта, молока, сжиженного газа, сточных вод, расплавов, фенола и сыпучих продуктов, таких, как руда, цемент, зерно и так далее.