Comment fonctionne le capteur à ultrasons ?
La mesure du niveau de liquide à base d'ultrasons est l'utilisation de la réflexion, de la transmission et de la réfraction des ultrasons, et d'autres propriétés physiques, les méthodes de mesure matures sont la mesure de niveau non intrusive et la mesure de niveau intrusive.
La technologie de mesure de niveau par ultrasons a été largement utilisée dans diverses plaques industrielles et est largement utilisée, mais ses méthodes et principes ne sont pas les mêmes, principalement parce que les besoins du domaine industriel sont différents, tels que : environnement ouvert de mesure et environnement scellé de mesure et les exigences de contrôle des coûts. Pour différents besoins, il convient de convenir aux méthodes de mesure de niveau par ultrasons.
La mesure du niveau de liquide à base d'ultrasons est l'utilisation de la réflexion, de la transmission et de la réfraction des ultrasons et d'autres propriétés physiques, les méthodes de mesure matures sont la mesure de niveau non intrusive et la mesure de niveau intrusive.
La méthode de mesure du niveau de liquide par ultrasons et le principe de télémétrie par ultrasons sont les mêmes, il faut calculer la différence entre le temps de transmission des ondes incidentes et le temps de réception de l'écho réfléchi, puis multiplier la vitesse de propagation des ondes ultrasonores dans le milieu mesuré pour déterminer la hauteur du liquide à mesurer dans le récipient. Il existe deux manières de réaliser le système de mesure de niveau de liquide à ultrasons en utilisant la méthode de la courbe de vitesse du son.
Mesure de niveau non intrusive
Une méthode de mesure du niveau de liquide utilisant le principe de télémétrie par ultrasons consiste à installer la sonde de mesure sur la paroi extérieure du fond du récipient, en utilisant les caractéristiques de réflexion et de transmission des ultrasons.
Comme le montre la figure.
Lorsque l'onde ultrasonore émise par la sonde se propage jusqu'à la paroi interne du fond du récipient, le premier écho de réflexion est généré du fait du changement du milieu de propagation. Après cela, l'onde ultrasonore continue à se propager dans le milieu liquide à mesurer. Lorsqu'il se propage à l'interface gaz-liquide, le milieu de propagation change à nouveau et le deuxième écho de réflexion est généré.
En supposant que la différence de temps entre le premier écho et le deuxième écho est T, le niveau de liquide dans le récipient peut être obtenu à partir de la vitesse de propagation des ondes ultrasonores C dans le liquide mesuré, L =c ⋅T/ 2
L'avantage de cette méthode de mesure du niveau de liquide est qu'il n'est pas nécessaire d'ouvrir des trous ou d'installer des brides sur le récipient testé lors de la mesure, et les informations internes sur le niveau de liquide peuvent être obtenues directement de l'extérieur du récipient, ce qui réalise vraiment le non- mesure interventionnelle du niveau de liquide.
Cependant, la précision de mesure de cette méthode est étroitement liée à la position d'installation de la sonde, et plus la direction de transmission de l'onde ultrasonore est verticale avec le niveau de liquide à mesurer, meilleur sera l'effet de mesure.
De plus, dans le processus de mesure, l'onde ultrasonore doit traverser la paroi du récipient et le liquide à mesurer, qui est sensible aux sédiments au fond du récipient, aux bulles de liquide et aux impuretés liquides, et à d'autres facteurs. Il existe de nombreuses limitations dans le processus de demande pratique.
Mesure de niveau intrusive
Mesure de niveau intrusive
Une autre consiste à préinstaller la sonde à ultrasons sur le dessus intérieur du conteneur, comme indiqué sur la figure.
Cette mesure tire parti des propriétés réfléchissantes des ondes ultrasonores.
Mesure, contrôlée par l'hôte installé au sommet de la sonde à ultrasons et enregistrer le temps initial pour t 0, lorsque l'onde ultrasonore atteint la réflexion de surface liquide mesurée se produit, la sonde à ultrasons au sommet du conteneur pour recevoir des signaux ultrasonores réfléchis, et le signal sonore en sortie de signal électrique vers l'hôte, l'hôte enregistre le temps de propagation des ultrasons pour t1.
En supposant que la vitesse de l'onde ultrasonore dans le milieu gazeux au-dessus de l'intérieur du récipient testé est c et que la hauteur du récipient testé est h, alors le temps de l'onde ultrasonore du haut du récipient au niveau du liquide est T =(t1−t0)/ 2, et la hauteur du niveau de liquide dans le récipient est L =h −c ⋅T
Ce type de méthode de mesure de niveau de liquide par ultrasons n'est pas une mesure non interventionnelle au sens strict. Étant donné que la sonde de mesure est installée à l'avance dans le conteneur, la précision de la mesure sera affectée par la température, la pression et d'autres facteurs dans le conteneur.
De plus, lorsque le liquide mesuré est corrosif et volatil, cela endommagera la sonde de mesure de niveau, affectant la fiabilité de la mesure.
La précision de mesure des deux méthodes de mesure de niveau de liquide ci-dessus basées sur le principe de la télémétrie ultrasonore est liée à la vitesse de propagation des ondes ultrasonores dans le milieu.
Selon les caractéristiques physiques des ondes ultrasonores, la vitesse de propagation des ondes ultrasonores dans le milieu est facilement affectée par la température du milieu. Dans l'application pratique, afin d'obtenir une plus grande précision de mesure, il est nécessaire de corriger et de compenser la vitesse du son.
