Tai công nghiệp: Cách siêu âm 'Nghe' thay đổi mức độ lỏng

Tai công nghiệp: Cách siêu âm "Nghe" thay đổi ở mức độ lỏng

Hãy nói về sóng siêu âm là gì. Phạm vi tần số của âm thanh chúng ta có thể nghe thấy khoảng 20 Hertz đến 20, 000 Hertz. Tuy nhiên, tần suất của sóng siêu âm cao hơn nhiều, thường dao động từ 20 kilohertz đến 100 megahertz. Do đó, tai của chúng ta không thể phát hiện sóng siêu âm. Trong thực tế, sóng siêu âm là một loại sóng cơ học. Chúng có thể lan truyền trong môi trường đàn hồi và, do tần số cao và bước sóng ngắn, chúng có định hướng mạnh mẽ, năng lượng đáng kể và sức mạnh xuyên thấu mạnh trong quá trình lan truyền.

Chào mừng bạn đến phòng thí nghiệm đo lường và kiểm soát Solidat. Tôi là người quản lý đo lường và điều khiển thiết bị và thiết bị của bạn. Hôm nay, hãy nói về việc áp dụng sóng siêu âm trong đo mức.

Khi nói đến lịch sử siêu âm, nó có thể được truy nguyên từ năm 1793. Vào thời điểm đó, một nhà khoa học người Ý, Spallanzani, được phát hiện qua các thí nghiệm rằng dơi sử dụng sóng siêu âm để cảm nhận môi trường xung quanh, do đó tiết lộ bí ẩn của siêu âm. Sau đó, với sự phát triển của công nghệ, siêu âm đã được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như phát hiện, đo lường và y học. Trong sản xuất công nghiệp, đo lường mức độ đặc biệt quan trọng. Đo mức đề cập đến việc đo chiều cao của vật liệu trong các thùng chứa hoặc không gian, chẳng hạn như chất lỏng và chất rắn dạng hạt. Thông qua đo mức, chúng ta có thể biết bao nhiêu vật liệu trong container, do đó đảm bảo sự cân bằng vật liệu trong quá trình sản xuất. Nếu mức độ có thể được kiểm soát chính xác, nó cũng có thể đảm bảo đầu ra và chất lượng của các sản phẩm, cũng như đảm bảo sản xuất an toàn. Vì vậy, siêu âm được sử dụng như thế nào trong đo mức?

Nói một cách đơn giản, sóng siêu âm có rất ít sự suy giảm chất lỏng và chất rắn, và có khả năng xuyên thấu cực kỳ mạnh. Đặc biệt là trong các chất rắn mờ đục đến ánh sáng, chúng có thể xuyên qua khoảng cách vài chục mét. Hơn nữa, sóng siêu âm có định hướng mạnh mẽ và có thể được phát ra theo hướng. Trong quá trình đo, cảm biến phát ra sóng siêu âm. Khi sóng gặp bề mặt của vật liệu, chúng sẽ phản chiếu lại. Sau khi cảm biến nhận được sóng phản xạ, nó có thể xác định khoảng cách bằng cách tính chênh lệch thời gian và do đó có được chiều cao mức chất lỏng. Toàn bộ quá trình đo lường không yêu cầu tiếp xúc trực tiếp với môi trường đo được, vì vậy nó rất phù hợp với môi trường ăn mòn và xói mòn và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như kỹ thuật hóa học, dầu mỏ, thực phẩm, dược phẩm và bảo vệ môi trường.

Tiếp theo, chúng ta hãy xem nguyên tắc làm việc của máy đo cấp độ siêu âm. Nói chung, một thước đo cấp siêu âm bao gồm một bộ chuyển đổi, bộ xử lý tín hiệu và mô -đun hiển thị hoặc đầu ra. Các bước đo lường cụ thể như sau:

1.
2. ** Tuyên truyền siêu âm **: Sóng siêu âm lan truyền ở một tốc độ nhất định trong không khí. Khi chúng gặp phải bề mặt vật liệu, một số trong số chúng sẽ được phản ánh trở lại để tạo thành một tiếng vang. Cường độ và thời gian trở lại của tiếng vang có liên quan đến các đặc điểm của bề mặt mục tiêu.
3. ** Tiếp nhận sóng phản xạ **: Đầu dò nhận được tín hiệu sóng siêu âm được phản xạ từ bề mặt vật liệu và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện. Đồng thời, nó đo thời gian để xung siêu âm đi du lịch.
4. ** Cấp độ tính toán **: Bằng cách đo thời gian lan truyền của xung siêu âm, hãy tính chênh lệch thời gian từ phát xạ đến tiếp nhận, sau đó sử dụng công thức để tính khoảng cách từ cảm biến đến bề mặt vật liệu. Công thức là: D=V × Δt ÷ 2, trong đó v là tốc độ của âm thanh trong môi trường, ΔT là chênh lệch thời gian từ sự phát xạ của sóng siêu âm đến độ thu của tiếng vang và D là khoảng cách từ cảm biến đến bề mặt vật liệu. Ngoài ra, vì các tham số hình dạng và chiều cao hình học của container được biết đến, chiều cao có thể được tính bằng công thức l=e - d, trong đó L là chiều cao mức đo, e là khoảng cách từ cơ sở lắp đặt cảm biến ở phía dưới của vật liệu (là bề mặt.

Tuy nhiên, có một số điểm cần lưu ý trong các ứng dụng thực tế. Đầu tiên, tốc độ của âm thanh bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường và môi trường, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, v.v. Ví dụ, trong không khí, mỗi lần tăng nhiệt độ 1 độ, tốc độ âm thanh sẽ tăng xấp xỉ 0. 6 mét mỗi giây. Do đó, trong các phép đo thực tế, các cảm biến nhiệt độ thường được lắp đặt để bù nhiệt độ để đảm bảo độ chính xác của phép đo. Thứ hai, sóng siêu âm có thể không thể lan truyền trong chân không hoặc trong điều kiện áp lực cực độ, vì vậy môi trường áp dụng cũng cần được xem xét cẩn thận.

Ngoài ra, vị trí cài đặt và định hướng của cảm biến siêu âm cũng rất quan trọng. Cảm biến phải được căn chỉnh với bề mặt của vật liệu đo được và các chướng ngại vật nên tránh càng nhiều càng tốt để ngăn chặn sự can thiệp với tiếng vang. Nếu có một máy khuấy hoặc các cấu trúc khác bên trong container, có thể tạo ra tiếng vang sai. Tại thời điểm này, công nghệ xử lý tín hiệu cần được sử dụng để xác định tiếng vang chính xác. Hơn nữa, bụi, hơi nước hoặc bọt trong không khí cũng có thể ảnh hưởng đến sự lan truyền và phản xạ của sóng siêu âm. Trong những trường hợp như vậy, các biện pháp khác có thể cần phải được thực hiện để đối phó với sự can thiệp.

Cuối cùng, có một chi tiết nhỏ cần sự chú ý: Máy đo mức độ siêu âm có một khoảng cách nhất định gần đầu dò không thể đo được. Điều này là do xung siêu âm phát ra có chiều rộng thời gian nhất định và cảm biến vẫn sẽ có các rung động còn lại sau khi phát ra sóng siêu âm. Trong giai đoạn này, tiếng vang được phản ánh không thể được phát hiện. Khoảng cách này được gọi là vùng mù. Do đó, phần cao nhất của vật liệu đo thường không được vào vùng mù của cảm biến.