หูอุตสาหกรรม: อัลตร้าซาวด์ 'ได้ยิน' การเปลี่ยนแปลงในระดับของเหลวอย่างไร

หูอุตสาหกรรม: อัลตร้าซาวด์ "ได้ยิน" การเปลี่ยนแปลงระดับของเหลวอย่างไร

มาพูดคุยกันว่าคลื่นอัลตราโซนิกคืออะไร ช่วงความถี่ของเสียงที่เราได้ยินอยู่ระหว่าง 20 เฮิร์ตซ์และ 20, 000 เฮิร์ตซ์ อย่างไรก็ตามความถี่ของคลื่นอัลตราโซนิกนั้นสูงกว่ามากโดยทั่วไปจะมีตั้งแต่ 20 กิโลเฮิร์ตซ์ถึง 100 เมกะเฮิร์ตซ์ ดังนั้นหูของเราไม่สามารถตรวจจับคลื่นอัลตราโซนิกได้ ในความเป็นจริงคลื่นอัลตราโซนิกเป็นคลื่นกล พวกเขาสามารถแพร่กระจายในสื่อยืดหยุ่นและเนื่องจากความถี่สูงและความยาวคลื่นสั้นพวกเขามีทิศทางที่แข็งแกร่งพลังงานที่สำคัญและพลังการเจาะที่แข็งแกร่งในระหว่างการแพร่กระจาย

ยินดีต้อนรับสู่ห้องปฏิบัติการวัดและควบคุมโซลิด ฉันเป็นเครื่องมือวัดและควบคุมอุปกรณ์ของคุณ วันนี้เรามาพูดถึงการประยุกต์ใช้คลื่นอัลตราโซนิกในการวัดระดับ

เมื่อพูดถึงประวัติศาสตร์ของอัลตร้าซาวด์มันสามารถย้อนกลับไปในปี 1793 ในเวลานั้นนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี Spallanzani ค้นพบผ่านการทดลองที่ค้างคาวใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพื่อรับรู้สภาพแวดล้อมของพวกเขา ต่อมาด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอัลตร้าซาวด์ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในสาขาต่าง ๆ เช่นการตรวจจับการวัดและการแพทย์ ในการผลิตอุตสาหกรรมการวัดระดับมีความสำคัญอย่างยิ่ง การวัดระดับหมายถึงการวัดความสูงของวัสดุในภาชนะหรือช่องว่างเช่นของเหลวและของแข็งเม็ด ผ่านการวัดระดับเราสามารถรู้ได้ว่าวัสดุอยู่ในภาชนะเท่าไหร่ดังนั้นจึงมั่นใจได้ว่าสมดุลวัสดุในกระบวนการผลิต หากระดับสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำนอกจากนี้ยังสามารถรับรองผลผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์รวมทั้งสร้างความมั่นใจในการผลิตที่ปลอดภัย ดังนั้นอัลตร้าซาวด์ใช้ในการวัดระดับอย่างไร?

กล่าวง่ายๆว่าคลื่นอัลตราโซนิกมีการลดทอนน้อยมากในของเหลวและของแข็งและมีความสามารถในการเจาะทะลุที่แข็งแกร่งมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในของแข็งทึบแสงถึงแสงพวกเขาสามารถเจาะระยะทางหลายสิบเมตร นอกจากนี้คลื่นอัลตราโซนิกมีทิศทางที่แข็งแกร่งและสามารถปล่อยออกมาได้ ในระหว่างการวัดเซ็นเซอร์ปล่อยคลื่นอัลตราโซนิก เมื่อคลื่นพบพื้นผิวของวัสดุพวกมันจะสะท้อนกลับ หลังจากเซ็นเซอร์ได้รับคลื่นที่สะท้อนมันสามารถกำหนดระยะทางได้โดยการคำนวณความแตกต่างของเวลาและดังนั้นจึงได้รับความสูงของระดับของเหลว กระบวนการวัดทั้งหมดไม่จำเป็นต้องมีการติดต่อโดยตรงกับสื่อที่วัดได้ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนและกัดกร่อนและใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเช่นวิศวกรรมเคมีปิโตรเลียมอาหารอาหารและการป้องกันสิ่งแวดล้อม

จากนั้นมาดูหลักการทำงานของมาตรวัดระดับอัลตราโซนิก โดยทั่วไปมาตรวัดระดับอัลตราโซนิกประกอบด้วยตัวแปลงสัญญาณหน่วยประมวลผลสัญญาณและโมดูลการแสดงผลหรือเอาต์พุต ขั้นตอนการวัดเฉพาะมีดังนี้:

1. ** การปล่อยอัลตราโซนิก **: มิเตอร์ระดับอัลตราโซนิกปล่อยพัลส์อัลตราโซนิกที่ความเร็วคงที่ไปยังพื้นผิววัสดุเป้าหมายผ่านโพรบตัวอย่างเช่นห้าครั้งทุกสองวินาที
2. ** การแพร่กระจายอัลตราโซนิก **: คลื่นอัลตราโซนิกแพร่กระจายด้วยความเร็วที่แน่นอนในอากาศ เมื่อพวกเขาพบพื้นผิววัสดุบางส่วนของพวกเขาจะถูกสะท้อนกลับเพื่อสร้างเสียงสะท้อน เวลาความเข้มและการกลับมาของเสียงสะท้อนเกี่ยวข้องกับลักษณะของพื้นผิวเป้าหมาย
3. ** การรับคลื่นสะท้อนแสง **: โพรบได้รับสัญญาณคลื่นอัลตราโซนิกที่สะท้อนจากพื้นผิววัสดุและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ในขณะเดียวกันก็วัดเวลาที่ใช้ในการเดินทางด้วยอัลตราโซนิก
4. ** การคำนวณระดับ **: โดยการวัดเวลาการแพร่กระจายของพัลส์อัลตราโซนิกคำนวณความแตกต่างของเวลาจากการปล่อยไปจนถึงการรับจากนั้นใช้สูตรเพื่อคำนวณระยะทางจากเซ็นเซอร์ไปยังพื้นผิววัสดุ สูตรคือ: d=v ×Δt÷ 2 โดยที่ v คือความเร็วของเสียงในสื่อΔtคือความแตกต่างของเวลาจากการปล่อยคลื่นอัลตราโซนิกไปจนถึงการรับเสียงสะท้อนและ D คือระยะห่างจากเซ็นเซอร์ไปยังพื้นผิววัสดุ นอกจากนี้เนื่องจากเป็นที่รู้จักกันในรูปทรงเรขาคณิตและพารามิเตอร์ความสูงของคอนเทนเนอร์ความสูงระดับสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร L=e - d โดยที่ l คือระดับความสูงที่วัดได้ E คือระยะห่างจากฐานการติดตั้งเซ็นเซอร์ไปจนถึงด้านล่างของภาชนะ

อย่างไรก็ตามมีบางจุดที่ต้องสังเกตในการใช้งานจริง ประการแรกความเร็วของเสียงได้รับผลกระทบจากสภาพสื่อและสิ่งแวดล้อมเช่นอุณหภูมิความดันความชื้น ฯลฯ ตัวอย่างเช่นในอากาศสำหรับอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาทุกครั้งความเร็วของเสียงจะเพิ่มขึ้นประมาณ 0 6 เมตรต่อวินาที ดังนั้นในการวัดจริงเซ็นเซอร์อุณหภูมิมักจะติดตั้งเพื่อชดเชยอุณหภูมิเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำในการวัด ประการที่สองคลื่นอัลตราโซนิกอาจไม่สามารถแพร่กระจายในสุญญากาศหรือภายใต้สภาวะความดันที่รุนแรงดังนั้นสภาพแวดล้อมที่ใช้บังคับจึงต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบ

นอกจากนี้ตำแหน่งการติดตั้งและการวางแนวของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกก็มีความสำคัญเช่นกัน เซ็นเซอร์ควรอยู่ในแนวเดียวกันกับพื้นผิวของวัสดุที่วัดได้และควรหลีกเลี่ยงอุปสรรคมากที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อป้องกันการรบกวนด้วยเสียงสะท้อน หากมีเครื่องกวนหรือโครงสร้างอื่น ๆ ภายในคอนเทนเนอร์อาจมีการสร้างเสียงสะท้อนเท็จ ในเวลานี้จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการประมวลผลสัญญาณเพื่อระบุเสียงสะท้อนที่ถูกต้อง ยิ่งไปกว่านั้นฝุ่นไอน้ำหรือโฟมในอากาศอาจส่งผลต่อการแพร่กระจายและการสะท้อนของคลื่นอัลตราโซนิก ในกรณีเช่นนี้อาจต้องมีมาตรการอื่น ๆ เพื่อจัดการกับการรบกวน

ในที่สุดก็มีรายละเอียดเล็กน้อยที่ต้องการความสนใจ: เครื่องวัดระดับอัลตราโซนิกมีระยะทางใกล้กับโพรบที่ไม่สามารถวัดได้ นี่เป็นเพราะพัลส์อัลตราโซนิกที่ปล่อยออกมามีความกว้างเวลาที่กำหนดและเซ็นเซอร์จะยังคงมีการสั่นสะเทือนที่เหลือหลังจากปล่อยคลื่นอัลตราโซนิก ในช่วงเวลานี้เสียงสะท้อนที่สะท้อนไม่สามารถตรวจพบได้ ระยะทางนี้เรียกว่าโซนตาบอด ดังนั้นส่วนที่สูงที่สุดของวัสดุที่วัดได้โดยทั่วไปไม่ควรเข้าสู่โซนตาบอดของเซ็นเซอร์