Come fornitore di fiducia di metri a livello di ultrasuoni, mi viene spesso chiesto come funzionano questi straordinari dispositivi. I misuratori di livello ultrasonico sono ampiamente utilizzati in vari settori per misurare il livello di liquidi, solidi e fanghi in serbatoi, silos e altri contenitori. In questo post sul blog, spiegherò il principio di lavoro dei contatori di livello ultrasonico, i loro componenti, i vantaggi e le applicazioni.
Principio di lavoro dei contatori di livello ultrasonico
Il principio di base dietro un misuratore di livello ad ultrasuoni è la misurazione del tempo impiegato per un impulso ad ultrasuoni per viaggiare dal sensore alla superficie del materiale da misurazione e schiena. Le onde ad ultrasuoni sono onde sonore con frequenze superiori al limite udibile superiore dell'udito umano, in genere superiore a 20 kHz. Queste onde sono emesse da un trasduttore, che è un dispositivo che converte l'energia elettrica in onde ad ultrasuoni e viceversa.
Quando un impulso ad ultrasuoni viene emesso dal trasduttore, viaggia attraverso l'aria o l'altro mezzo verso la superficie del materiale. Quando l'impulso raggiunge la superficie, viene riflesso verso il trasduttore. Il trasduttore rileva quindi l'impulso riflesso e misura il tempo impiegato dall'impulso per viaggiare in superficie e alla schiena. Questa volta è noto come il "momento del volo".
La distanza tra il trasduttore e la superficie del materiale può essere calcolata usando la seguente formula:
Distanza = (velocità del suono x tempo di volo) / 2
La velocità del suono in aria è di circa 343 metri al secondo a temperatura ambiente. Tuttavia, la velocità del suono può variare a seconda della temperatura, dell'umidità e della composizione del mezzo attraverso il quale viaggiano le onde ad ultrasuoni. Pertanto, la maggior parte dei misuratori di livello ad ultrasuoni sono dotati di sensori di temperatura per compensare le variazioni della velocità del suono.
Componenti di un contatore di livello ultrasonico
Un misuratore di livello ad ultrasuoni è in genere costituito dai seguenti componenti:
- Trasduttore:Il trasduttore è il cuore del misuratore di livello ultrasonico. Emette gli impulsi ad ultrasuoni e rileva gli impulsi riflessi. I trasduttori possono essere realizzati con vari materiali, come ceramiche piezoelettriche o polimeri.
- Modulo elettronico:Il modulo elettronico è responsabile della generazione dei segnali elettrici che guidano il trasduttore, elaborando i segnali riflessi e calcola la distanza dalla superficie del materiale. Fornisce inoltre l'interfaccia per la connessione del contatore di livello ad altri dispositivi, come controller o display.
- Display:Alcuni misuratori di livello ad ultrasuoni sono dotati di display che mostrano il livello misurato, la distanza o altri parametri. I display possono essere digitali o analogici.
- Interfaccia di output:I misuratori di livello ultrasonico possono essere dotati di varie interfacce di uscita, come 4-20 Ma, Modbus, Hart o Ethernet. Queste interfacce consentono al misuratore di livello di comunicare con altri dispositivi, come controller, registratori o allarmi.
Vantaggi dei contatori di livello ultrasonico
I misuratori di livello ultrasonico offrono diversi vantaggi rispetto ad altri tipi di dispositivi di misurazione di livello, come: ad esempio:
- Misurazione senza contatto:I misuratori di livello ad ultrasuoni non richiedono un contatto fisico con il materiale misurato. Ciò li rende adatti per misurare il livello di materiali corrosivi, viscosi o pericolosi.
- Elevata precisione:I misuratori di livello ad ultrasuoni possono fornire misurazioni ad alte precisione, in genere entro ± 0,25% a ± 1% della scala.
- Ampia gamma di applicazioni:I misuratori di livello ultrasonico possono essere utilizzati per misurare il livello di liquidi, solidi e fanghi in vari settori, come trattamento chimico, alimentare e bevanda, farmaceutico e delle acque.
- Facile installazione e manutenzione:I misuratori di livello ultrasonico sono relativamente facili da installare e mantenere. Non richiedono parti mobili o contatto diretto con il materiale, che riduce il rischio di fallimento meccanico e contaminazione.
Applicazioni di misuratori di livello ultrasonico
I misuratori di livello ad ultrasuoni sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, tra cui:
- Misurazione del livello liquido:I misuratori di livello ultrasonico sono comunemente usati per misurare il livello di liquidi in serbatoi, serbatoi e condutture. Possono essere utilizzati per monitorare il livello di acqua, olio, sostanze chimiche e altri liquidi.
- Misurazione del livello solido:I misuratori di livello ultrasonico possono anche essere usati per misurare il livello di solidi, come polveri, cereali e pellet, in silos, tramogge e bidoni.
- Misurazione del livello di liquame:I misuratori di livello ad ultrasuoni possono essere utilizzati per misurare il livello dei fanghi, che sono miscele di solidi e liquidi, in serbatoi e condutture.
- Prevenzione degli overflow:I misuratori di livello ad ultrasuoni possono essere utilizzati per prevenire il trabocco nei serbatoi e in altri contenitori fornendo un allarme quando il livello raggiunge una certa soglia.
- Gestione dell'inventario:I misuratori di livello ultrasonico possono essere utilizzati per monitorare l'inventario di liquidi e solidi in serbatoi e silos, che possono aiutare a ottimizzare il processo di produzione e ridurre i rifiuti.
Tipi di misuratori di livello ultrasonico
Esistono diversi tipi di misuratori di livello ultrasonico disponibili sul mercato, ciascuno con i propri vantaggi e svantaggi. Alcuni dei tipi più comuni di misuratori di livello ad ultrasuoni includono:
- METURA DI LIVELLO ALTRASONICO DI SISTEMA A BAGGI A 4-20 mA:Questo tipo di misuratore di livello ad ultrasuoni utilizza un sistema a quattro fili per fornire energia al trasduttore e trasmettere il segnale di misurazione. È adatto per applicazioni in cui sono necessarie lunghe corse di cavi o in cui il contatore di livello deve essere collegato a un sistema di controllo remoto.
- 4-20 mA GUARGE DI LIVELLO DI LIVELLO A due fili integrato:Questo tipo di misuratore di livello ad ultrasuoni utilizza un sistema a due fili per fornire energia al trasduttore e trasmettere il segnale di misurazione. È adatto per applicazioni in cui la semplicità e il rapporto costo-efficacia sono importanti.
- Calibro a livello di ultrasuoni a quattro linee:Questo tipo di misuratore di livello ad ultrasuoni utilizza un sistema a quattro fili per fornire energia al trasduttore e trasmettere il segnale di misurazione. È adatto per applicazioni in cui sono necessarie un'elevata precisione e affidabilità.
Conclusione
I misuratori di livello ultrasonico sono un modo affidabile e accurato per misurare il livello di liquidi, solidi e fanghi in vari settori. Offrono numerosi vantaggi rispetto ad altri tipi di dispositivi di misurazione di livello, come misurazione senza contatto, alta precisione, ampia gamma di applicazioni e facile installazione e manutenzione. Se stai cercando una soluzione di misurazione di livello per la tua applicazione, ti incoraggio a prendere in considerazione un misuratore di livello ultrasuoni.
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Riferimenti
- "Misurazione a livello di ultrasuoni", Emerson Process Management, 2018.
- "Manuale di misurazione del livello", Endress+Hauser, 2019.
- "Principi di misurazione del livello", Siemens AG, 2020.