22. Акустические и ультразвуковые уровнемеры

В акустических и ультразвуковых уровнемерах реализуется метод, основанный на использовании эффекта отраже­ния ультразвуковых колебаний от границы раздела двух сред с раз­личными акустическими сопротивлениями.

В уровнемерах, называемых акустическими, используется метод локаций уровня жидкости через газовую среду. Достоинством этого метода является то, что акустическая энергия, посланная в объект для измерения уровня жидкости, распространяется по газовой среде. Это обеспечивает универсальность по отношению к различ­ным жидкостям, уровень которых необходимо измерить, а также высокую надежность первичных преобразователей, не контактирую­щих с жидкостью.

В уровнемерах, называемых ультразвуковыми, используется метод, основанный на отражении ультразвуковых колебаний от границы раздела сред со стороны жидкости.

В зависимости от используемого параметра звуковой волны для измерения уровня жидкости различают частотный, фазовый и им­пульсный способы измерения уровня, а также некоторые их комби­нации, такие, как импульсно-частотный, и др. Каждый из указан­ных способов, обладая общим для акустического (ультразвукового) метода измерения достоинствами, имеет свои преимущества и недо­статки.

Акустические уровнемеры широко применяют для дистанцион­ного измерения уровня жидкостей в различных объектах в химиче­ской, бумажной, пищевой и других отраслях промышленности. Уровнемеры этого типа могут быть использованы для измерения уровня различных жидкостей (однородных и неоднородных, вяз­ких, агрессивных, кристаллизующихся, выпадающих в осадок), находящихся под давлением до 40 кгс/см² (4 МПа) и имеющих тем­пературу от 5 до 80° С. Акустические уровнемеры не могут быть использованы для измерения уровня жидкостей, находящихся под высоким избыточным и вакуумметрическим давлением. Если жид­кость, уровень которой необходимо измерять, будет находиться под вакуумметрическим давлением до 0,5 кгс/см² (0,05 МПа), то акустические уровнемеры могут быть использованы.

Ультразвуковые уровнемеры могут быть использованы для из­мерения уровня только однородных жидкостей и широкого рас­пространения в промышленности не получили. Однако ультразву­ковые уровнемеры позволяют измерять уровень однородных жид­костей, находящихся под высоким избыточным давлением.

В акустическом уровнемере ЭХО-1 генератор 9 вырабатывает электрические импульсы с определенной частотой повторения, преобразуемые в ультразвуковые при помощи акустического преобра­зователя 1, установленного на крышке резервуара. Распростра­няясь вдоль акустического тракта, ультразвуковые импульсы отра­жаются от плоскости границы раздела сред и попадают на тот же преобразователь 1.

Рис. 19-6-1. Схема акустического уровнемера ЭХО-1.

Ультразвуковой уровнемер. В ультразвуковом уровнемере используется импульсный способ измерения уровня по отражению ультразвуковых колебаний от границы раздела сред со стороны жидкости. Мерой уровня жидкости в этом случае является также время прохождения ультразвуковых колебаний от пьезо­метрического преобразователя (излучателя) до плоскости границы раздела сред (жидкость — газ) и обратно до приемника.

Предел допускаемой основной погрешности ультразвукового уровнемера не превышает 2,5% диапазона измерения уровня жид­кости,