10.4. Ультразвуковой уровнемер
В соответствии с этим принципом измерение уровня осуществляют по времени прохождения ультразвуковыми колебаниями расстояния от излучателя до границы раздела двух сред и обратно до приемника излучения. Локация границы раздела двух сред осуществляется либо со стороны газа, либо со стороны рабочей среды.
Преимуществом акустических уровнемеров является независимость их показаний от физико-химических свойств и состава рабочей среды. Это позволяет использовать их для измерения уровня неоднородных кристаллизирующихся и выпадающих в осадок жидкостей. К недостаткам следует отнести влияние на показания уровнемеров температуры, давления и состава газа.
Акустические уровнемеры представляют собой сочетание первичного, промежуточного, а в некоторых случаях и передающего измерительных преобразователей.
На рис. 10.4 приведена схема акустического уровнемера жидких сред.
Рис. 10.4. Схема акустического уровнемера жидких сред
Уровнемер состоит из первичного I и промежуточного II преобразователей. Первичный преобразователь представляет собой пьезоэлемент, выполняющий одновременно функции источника и приемника ультразвуковых колебаний. При измерении генератор 9 с определенной частотой вырабатывает электрические импульсы, которые преобразуются пьезоэлементом 1 в ультразвуковые импульсы. Последние распространяются вдоль акустического тракта, отражаются от границы раздела жидкость – газ и воспринимаются тем же пьезоэлементом, преобразующим их в электрические иимпульсы. После усиления устройством 1 импульсы подаются на схему измерения 2 времени отражения сигнала, где они преобразуются в прямоугольные импульсы определенной длительности. В ячейке сравнения 3 осуществляется сравнение импульса, подаваемого со схемы 2, с длительностью импульса, подаваемого с элемента обратной связи 5, который преобразует унифицированный токовый сигнал в прямоугольный импульс определенной длительности. Если длительность импульса схемы измерения 2 отличается от длительности импульса цепи обратной связи, то на выходе ячейки сравнения 3 появляется сигнал разбаланса, который усилительно-преобразующим устройством 4 изменяет выходной унифицированный токовый сигнал до тех пор, пока не будет достигнуто равенство длительностей импульсов. Для уменьшения влияния температура на сигнал измерительной информации предусмотрен блок температурной компенсации 8. Контроль за работой электрической схемы осуществляется блоком контроля 7. Исключение влияния различного рода помех на работу промежуточного преобразователя достигается с помощью помехозащищенного устройства 6.
В работе изучается уровнемер Probe фирмы Milltronics, «Sonic-Intelligence».
Прибор Probe – ультразвуковой датчик уровня, объединяющий первичный ультразвуковой преобразоваттель и электронный блок в одном приборе.
Для компенсации погрешности измерений, возникающих при колебаниях ттемпературы, Probe имеет встроенный датчик температуры. Первичный преобразователь излучает ультразвуковые колебания, которые отражаются от поверхности измеряемого материала и считываются преобразователем как эхо.
Эхо-сигнал обрабатывается прибором Probe по запотентованным технологиям фирмы Milltronics «Sonic Intelligence». Это позволяет уверенно различать шум и истинный эхо-сигнал. Время прохождения импульса до материала и обратно с учетом температурной компенсации преобразуется в электронном блоке в расстояние, отображаемое на дисплее, в токовый выход, а также может использоваться для активизации реле.
Прибор Probe имеет возможность цифровой связи для сбора данных и дистанционного управления при помощи Hart-протокола.
Питание 1830 В постоянного тока, выход 420 мА.