Oreilles industrielles: comment l'échographie «entend» les changements dans le niveau de liquide

Oreilles industrielles: comment l'échographie "entend" les changements dans le niveau de liquide

Parlons de ce que sont les vagues à ultrasons. La gamme de fréquences des sons que nous pouvons entendre se situe entre 20 Hertz et 20, 000 Hertz. Cependant, la fréquence des ondes à ultrasons est beaucoup plus élevée, allant généralement de 20 kilohertz à 100 mégahertz. Par conséquent, nos oreilles ne peuvent pas détecter les ondes ultrasoniques. En fait, les ondes à ultrasons sont un type d'onde mécanique. Ils peuvent se propager dans des milieux élastiques et, en raison de leur grande fréquence et de leur longueur d'onde courte, ils ont une directionnalité forte, une énergie significative et une forte puissance pénétrante pendant la propagation.

Bienvenue au Solidat Mesurement and Control Laboratory. Je suis votre gestionnaire de mesure et de contrôle de votre instrument et de l'équipement. Aujourd'hui, parlons de l'application des ondes à ultrasons dans la mesure du niveau.

En ce qui concerne l'histoire de l'échographie, il remonte à 1793. À cette époque, un scientifique italien, Spallanzani, découvert à travers des expériences que les chauves-souris utilisent des ondes ultrasoniques pour ressentir leur environnement, dévoilant ainsi le mystère de l'échographie. Plus tard, avec le développement de la technologie, l'échographie a été largement appliquée dans des domaines tels que la détection, la mesure et la médecine. Dans la production industrielle, la mesure du niveau est particulièrement importante. La mesure du niveau fait référence à la mesure de la hauteur des matériaux dans les conteneurs ou les espaces, tels que les liquides et les solides granulaires. Grâce à la mesure du niveau, nous pouvons savoir quelle est la quantité de matériel dans le conteneur, garantissant ainsi l'équilibre des matériaux dans le processus de production. Si le niveau peut être contrôlé avec précision, il peut également assurer la sortie et la qualité des produits, ainsi que d'assurer une production sûre. Alors, comment l'échographie est-elle utilisée dans la mesure du niveau?

En termes simples, les ondes à ultrasons ont très peu d'atténuation dans les liquides et les solides et ont une capacité de pénétration extrêmement forte. Surtout dans les solides opaques à la lumière, ils peuvent pénétrer une distance de plusieurs dizaines de mètres. De plus, les ondes à ultrasons ont une sensalité forte et peuvent être émises directionnellement. Pendant la mesure, le capteur émet des ondes ultrasoniques. Lorsque les vagues rencontrent la surface du matériau, elles se refléteront. Une fois que le capteur a reçu l'onde réfléchie, il peut déterminer la distance en calculant le décalage horaire et ainsi obtenir la hauteur du niveau du liquide. L'ensemble du processus de mesure ne nécessite pas de contact direct avec le milieu mesuré, il est donc très adapté aux environnements corrosifs et érosifs et est largement utilisé dans des industries telles que l'ingénierie chimique, le pétrole, les aliments, les produits pharmaceutiques et la protection de l'environnement.

Ensuite, jetons un coup d'œil au principe de travail de la jauge de niveau ultrasonique. D'une manière générale, une jauge de niveau ultrasonique se compose d'un transducteur, d'une unité de traitement du signal et d'un module d'affichage ou de sortie. Les étapes de mesure spécifiques sont les suivantes:

1. ** Émission ultrasonique **: Le compteur de niveau ultrasonique émet des impulsions ultrasoniques à une vitesse fixe vers la surface du matériau cible à travers la sonde, par exemple, cinq fois toutes les deux secondes.
2. ** Propagation à ultrasons **: Les ondes ultrasoniques se propagent à une certaine vitesse dans l'air. Lorsqu'ils rencontrent la surface du matériau, certains d'entre eux seront reflétés pour former un écho. L'intensité et le temps de retour de l'écho sont liés aux caractéristiques de la surface cible.
3. ** Réception des vagues de réflexion **: La sonde reçoit les signaux d'onde ultrasoniques réfléchis à partir de la surface du matériau et les convertit en signaux électriques. Dans le même temps, il mesure le temps qu'il faut pour que l'impulsion à ultrasons se déplace.
4. ** Calcul du niveau **: En mesurant le temps de propagation de l'impulsion à ultrasons, calculez le décalage horaire entre l'émission à la réception, puis utilisez la formule pour calculer la distance entre le capteur et la surface du matériau. La formule est: d=v × Δt ÷ 2, où v est la vitesse du son dans le milieu, Δt est le décalage horaire par rapport à l'émission de l'onde ultrasonique à la réception de l'écho, et D est la distance entre le capteur et la surface du matériau. De plus, comme les paramètres de forme et de hauteur géométriques du conteneur sont connus, la hauteur de niveau peut être calculée en utilisant la formule L=e - d, où l est la hauteur de niveau mesurée, E est la distance de la base d'installation du capteur au bas du récipient (qui est la hauteur du réservoir vide ou la hauteur totale du réservoir), et D est la distance entre le capteur de la surface du matériau.

Cependant, il y a des points à noter dans les applications pratiques. Premièrement, la vitesse du son est affectée par les conditions moyennes et environnementales, telles que la température, la pression, l'humidité, etc. Par exemple, dans l'air, pour chaque augmentation de la température de 1 degré, la vitesse du son augmentera d'environ 0. 6 mètres par seconde. Par conséquent, dans les mesures réelles, les capteurs de température sont généralement installés pour la compensation de température afin d'assurer la précision de la mesure. Deuxièmement, les ondes à ultrasons peuvent ne pas être en mesure de se propager dans un vide ou dans des conditions de pression extrêmes, donc l'environnement applicable doit également être soigneusement pris en considération.

De plus, la position d'installation et l'orientation du capteur à ultrasons sont également très importantes. Le capteur doit être aligné sur la surface du matériau mesuré et les obstacles doivent être évités autant que possible pour empêcher les interférences avec les échos. S'il y a un agitateur ou d'autres structures à l'intérieur du récipient, de fausses échos peuvent être générés. Pour le moment, la technologie de traitement du signal doit être utilisée pour identifier les échos corrects. De plus, la poussière, la vapeur ou la mousse dans l'air peuvent également affecter la propagation et le reflet des ondes ultrasoniques. Dans de tels cas, d'autres mesures peuvent devoir être prises pour faire face à l'interférence.

Enfin, il y a un détail mineur qui nécessite une attention: le compteur de niveau à ultrasons a une certaine distance près de la sonde qui ne peut pas être mesurée. En effet Au cours de cette période, l'écho réfléchi ne peut pas être détecté. Cette distance est appelée la zone aveugle. Par conséquent, la partie la plus élevée du matériau mesuré ne doit généralement pas entrer dans la zone aveugle du capteur.