Что такое ультразвук, вы наверняка помните еще из школьного курса. Это звуковые колебания, частота которых, находится за пределами слышимости человека. Под ультразвуком, как правило, понимают колебания, имеющие частоту выше 20кГц.

Хотя мы не сталкиваемся с ультразвуком постоянно в повседневной жизни, его сфера применения очень широка. Ультразвук применяется в аппаратах УЗИ, в эхолотах для речного и морского транспорта, в дальномерах, в приборах для резки металла и др. Для измерения уровня жидкости ему также нашлось применение.

Ультразвуковые уровнемеры - это целый ряд приборов, также называемых «акустические уровнемеры». Они обеспечивают бесконтактное измерение уровня жидкости в различных емкостях. Точность получаемых показаний в уровнемерах такого типа не зависит от свойств измеряемого продукта (плотности, влажности, электропроводимости, диэлектрической постоянной), однако большое влияние оказывает неравномерность распределения продукта в емкости и его однородность. Именно поэтому, в большинстве случаев, ультразвуковые (УЗ) уровнемеры не подходят для сыпучих и порошкообразных продуктов и кипящих жидкостей (из-за неравномерного распределения пузырьков газа при кипении). При этом ультразвуковые уровнемеры, благодаря вибрации диафрагмы сенсора при работе, обладают свойствами самоочистки и поэтому не чувствительны к налипанию измеряемого продукта.

Область применения

Акустические уровнемеры используются для вязких, жидких и сыпучих сред, в том числе для выявления хищений, либо недосыпа/недолива вещества при наполнении резервуара. Использование бесконтактного метода измерения позволяет определить уровень различных ядовитых жидкостей, щелочей, кислот, нефтепродуктов и любых других агрессивных веществ. Ультразвуковые уровнемеры прекрасно подходят как для открытых резервуаров, так и для закрытых резервуаров, что делает их практически универсальными приборами. И даже в домашних условиях, ультразвуковые датчики уровня можно с успехом применять для целей, например, водоснабжения. Ведь ультразвук - безопасен.

Принцип работы ультразвуковых уровнемеров

Акустический уровнемер работает по принципу измерения времени прохождения волной расстояния от датчика до уровня жидкости и обратно. На границе разделов двух сред «жидкость-газ» или «сыпучие материалы-газ» и происходит отражение волны. По такому принципу работает большинство ультразвуковых уровнемеров. Для излучения звуковых волн и приема их отраженного сигнала, обычно используется один датчик.

Рассчитать расстояние до границы раздела сред достаточно просто - необходимо умножить время прохождения ультразвука туда и обратно, на скорость распространения ультразвуковых волн в среде. Средой, чаще всего, выступает воздух. Соответственно, скорость распространения колебаний в воздухе равна 331 м/с. Казалось бы, всё очень просто, однако, стоит отметить, что эта скорость распространения при 0^oC. При повышении температуры на каждый один градус, необходимо учитывать поправку в 0,17% - т.е. проводить температурную компенсацию. Именно поэтому большинство современных акустических уровнемеров имеют температурные датчики.

Кстати, дорогие ультразвуковые уровнемеры, помимо основных функций способны определять и другие характеристики измеряемой среды, такие как плотность, объем, массу жидкости. Это стало возможным благодаря применению дополнительных датчиков и «навороченной» электронной начинки.

Варианты исполнений

Ультразвуковые акустические уровнемеры выпускаются в двух исполнениях: мобильном и стационарном.

Мобильные ультразвуковые уровнемеры - предназначаются для оперативного контроля уровня не на постоянной основе в различных резервуарах. Переносным ультразвуковым уровнемером является, например, прибор «УЗУМ-2-П».

Стационарные ультразвуковые уровнемеры используются для постоянного учета и контроля уровня различных сред в больших емкостях, таких как баки, цистерны, котлы и др. Стационарным прибором является и ЭХО-5Н.

Уровнемер ЭХО-5Н

Кстати, помимо акустических уровнемеров, существуют, также, ультразвуковые акустические сигнализаторы уровня. Это накладные приборы, которые устанавливаются на наружную поверхность резервуара, что позволяет определить заполнение емкости до необходимого уровня. От сигнализатора можно получать сигнал к открытию и закрытию с клапана, используемого для наполнения резервуара средой. Примером ультразвукового сигнализатора уровня служат приборы серии УЗС-М4. Их модификации отличаются количеством точек контроля, напряжением питания, предельными значениями давления и температуры измеряемой среды.

Сигнализаторы уровня УЗС-М4

Теперь рассмотрим основные разновидности акустических уровнемеров:

• Локационные уровнемеры - используют для работы эффект отражения УЗ колебаний от границы раздела сред. Именно эти уровнемеры называются ультразвуковыми. Положение уровня, здесь, определяется по времени прохождения ультразвуком расстояния от источника до поверхности и обратно до приемника.
• Уровнемеры поглощения - в основе принципа действия этого вида уровнемера лежит явление рассеивания или поглощения звуковой энергии в различных веще­ствах. Для определения уровня среды в емкости определяется степень ослабления интенсивности ультразвуковых волн при прохождении через слои газа и жидкости. Сигнал здесь учитывается при отражении не от границы раздела двух сред, а от дна резервуара.
• Резонансные уровнемеры - приборы такого вида работают по принципу возбуждения колебаний столба газа над уровнем жидкости и в последующем измерении резонансной частоты, при которой наблюдается возникновение так называемой «стоячей волны».

Локационные ультразвуковые уровнемеры получили наибольшее распространение. Измерение уровня локационным способом может осуществляться либо через газовую среду над жидкостью (подразумевается установка сверху), либо снизу через слой жидкости. Локационные уровнемеры, работающие через газовый слой, имеют погрешность, зависящую от скорости звука в определенных условиях давления и температуры газа. Также на уровнемеры этого типа оказывает влияние поглощение ультразвуковых волн газом, что требует более мощного источника УЗ волн. Стоит заметить, что локационные уровнемеры верхней установки не зависят от изменения физических характеристик жидкости, поэтому они используются для измерения уровня неоднородных, кристаллизующихся и кипящих жидкостей, содержащих пузырьки газа и др. Уровнемеры типа «локация через жидкость» - используются для сред с высоким давлением. Они требуют значительно менее мощного источника излучения УЗ волн, однако, они требовательны к различным включениям в жидкости (вплоть до того, что пузырьки газа при вскипании оказывают на них огромное влияние). Таким образом, такие уровнемеры используются только для однородных жидкостей. К тому же, они так же как и уровнемеры типа «локация через газ» зависят от температуры и давления среды.

Преимущества и недостатки ультразвуковых уровнемеров

Вместо заключения, хотелось бы напомнить, что хотя акустические ультразвуковые уровнемеры и не лишены недостатков, преимуществ у них гораздо больше:

• Среди бесконтактных уровнемеров, акустические являются наиболее дешевыми и простыми в обслуживании.
• На точность измерений не влияет диэлектрическая постоянная, плотность или влажность среды.
• Могут использоваться для контроля абразивных и агрессивных сред.
• Удаленное управление и диагностика.
• Наличие модификаций для контроля веществ во взрывоопасных зонах.
• Программируемый диапазон измерения.

По вопросам приобретения и подбора ультразвуковых акустических уровнемеров Вам достаточно позвонить по телефону +7 (4812)209-311 или написать по электронной почте info@td-urovnemer.ru.