Бесконтактные методы измерения уровня жидких сред

Принцип работы акустических и ультразвуковых уровнемеров основан на использовании отражения волн от границы раздела сред. В акустических уровнемерах используется метод локации уровня через газовую среду, поэтому не зависит от характера контролируемой среды, но зависит от давления газа, запыленности.

Ультразвуковые уровнемеры используют для однородных жидкостей, для сыпучих материалов они не пригодны.

Рис. 4.8 Ультразвуковое устройство для контроля уровня: 1 – излучатель и 2 – приемник ультразвука.

Принцип действия ультразвуковых датчиков расстояния основан на свойстве звуковых волн отражаться от различных объектов: излучатель, расположенный в корпусе датчика, посылает ультразвуковые волны, часть которых, отражаясь от объекта измерения, возвращается назад в приемник. В датчике принятый отраженный сигнал преобразуется в напряжение. Интегрированный контроллер измеряет время, за которое сигнал проходит путь от излучателя, отражается от объекта и возвращается в приемник. Выходным сигналом ульразвукового датчика может быть амплитуда, фаза или частота следования сигналов. Время распространения акустического сигнала в среде зависит от измеряемого уровня:

. (4.5)

Ультразвуковые датчики расстояния широко используются и часто рекомендуются в качестве приборов для измерения и контроля: объема жидких и сыпучих веществ в резервуаре и уровня заполнения емкости. Однако на практике часто можно столкнуться с проблемой с уменьшения диапазона измерений датчика и искажения значения измеряемой величины (при непрерывном измерении объема или уровня) для датчиков с аналоговым выходным сигналом. Производители зачастую приводят лишь максимальный диапазон измерения своих приборов, который получается при работе датчика в идеальных условиях эксплуатации.

Ультразвуковые уровнемеры подходят для измерения уровня различных жидкостей, а также хорошо работают и на сыпучих продуктах. Эти приборы отличаются по диапазонам измерения, версиями датчика.

Радиолокационный датчик уровня предназначен для непрерывного бесконтактного измерения уровня заполнения крупногабаритных емкостей, как в автономном режиме, так и в составе АСУ ТП.

Промышленные лазерные измерительные системы позволяют проводить точные бесконтактные измерения уровня жидкости в различных резервуарах и емкостях, от флаконов с косметическими препаратами до металлургических ковшей. При неравномерном заполнении (уклоны, вращение, высокая вязкость) устанавливается несколько датчиков, показания с которых объединяются с помощью программного обеспечения.

Измерение производится бесконтактно, с помощью цифровых лазерных датчиков, установленных фиксировано над открытым участком емкости.

Программное обеспечение обеспечивает обработку сигнала, в том числе:

· калибровку, привязку системы координат к объекту;

· измерение уровня жидкости;

· объединение показаний нескольких датчиков;

· проверку результата измерений на нахождение уровня в поле допуска.

Примеры практического использования:

· бесконтактный учет количества горючего в резервуарах;

· контроль уровня ингредиентов в емкостях смешивающих машин;

· контроль наличия достаточного количества воды в противопожарных резервуарах;

· измерение уровня расплавленного металла в ковше и др.