Акустические и ультразвуковые уровнемеры.

Ультразвук – это акустические колебания с частотой находящейся за пределами слышимости человека. Под ультразвуком обычно понимают колебания с частотой выше 20 кГц.           

Широкое распространение получил метод эхолокации. Этот метод основан на принципе отражения ультразвуковых волн от границы раздела 2-х сред с различными акустическими сопротивлениями. В соответствии с этим принципом измерение уровня осуществляют по времени прохождения акустическими колебаниями расстояния от излучателя до границы раздела двух сред и обратно до приёмника излучения. То есть, уровень среды H в резервуаре определяется по времени запаздывания T отраженного сигнала относительно посланного при известной скорости распространения звука а в рабочей среде.

 

T = 2H/ a

 

Упрощенная схема акустического уровнемера: а) - с локацией уровня со стороны газа; б) - со стороны жидкости.

1, 2 – акустические преобразователи

 

Метод на основе локации позволяет измерять уровень при отсутствии контакта с контролируемой средой и в труднодоступных местах, а также при использовании сыпучих материалов.

 

Недостаток:

- влияние температуры, давления, состава газа на точность измерения.

 

Электрические уровнемеры

 

Эти приборы широко применяются для сигнализации и дистанционного измерения уровня однородных жидкостей и сыпучих тел.

Наиболее распространены два вида:

- емкостные

- кондуктометрические (омические).

 

Емкостные уровнемеры основаны на зависимости электрической емкости конденсатора специальной конструкции (емкостного датчика) от уровня среды, в которую он погружен. Емкость электрического конденсатора зависит от коэффициента диэлектрической проницаемости среды e между обкладками. У измеряемой среды (например, жидкости) e_ж и газа e_г над ней эти коэффициенты существенно различны. Поэтому емкость преобразователя равна сумме емкостей двух участков – погруженного в жидкость с диэлектрической проницаемостью e_ж и находящегося в газе с диэлектрической проницаемостью e_г (для воздуха e_г = 1).

При изменении уровня h меняется соотношение площадей обкладок конденсатора погруженной и не погруженной частей. Таким образом, меняется общая емкости датчика, которая затем преобразуется в пропорциональный сигнал с помощью электронного блока.

Для электропроводных или агрессивных жидкостей электроды покрывают фторопластовой изоляцией. Возможна конструкция, в которой один электрод является корпусом объекта.

 

 

Кондуктометрические (омические) уровнемеры используют главным образом для сигнализации уровня электропроводных сред.

 

При достижении уровня Н₁ или Н₂ происходит замыкание цепи электропроводной средой. Срабатывает реле, которое может производить сигнализацию или управлять процессом поддержания уровня в заданных пределах. Например: клапан подачи жидкости при понижении нижнего заданного уровня открывается и закрывается при превышении верхнего его значения. Часто в качестве одного из электродов может использоваться металлический корпус измерительной емкости.

Сигнализатор уровня может быть как одноэлектродным, так и многоэлектродным, позволяющим сигнализировать несколько значений уровня среды. В последнем случае электроды устанавливаются на различных заданных уровнях, значения которых надо сигнализировать.

Преимуществом электрических уровнемеров является:

- возможность измерения уровня сыпучих сред.

Недостатком этих приборов является:

- невозможность использования их в средах вязких, кристаллизующихся, образующих осадок и налипающих на электроды.