เกจวัดระดับอัลตราโซนิก: หลักการ การเลือกใช้

1, หลักการวัด: ตรรกะหลักของวิธีการวัดระยะทางด้วยผลต่างของเวลา
       หลักการทำงานของเกจวัดระดับแบบอัลตราโซนิกสามารถสรุปได้ว่าเป็น "วิธีการวัดระยะทางด้วยคลื่นสะท้อน" เครื่องมือนี้ควบคุมโดยไมโครโปรเซสเซอร์และส่งพัลส์อัลตราโซนิกความถี่สูงไปยังพื้นผิวของเหลวที่ต้องการวัดผ่านหัวแปลงสัญญาณ (โพรบ) หลังจากคลื่นเสียงสะท้อนจากพื้นผิวของเหลว คลื่นสะท้อนจะถูกรับโดยหัวแปลงสัญญาณตัวเดิมและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ระบบจะคำนวณระยะทางจากเซนเซอร์ถึงพื้นผิวของเหลวโดยอิงจากผลต่างของเวลาระหว่างการส่งและการรับคลื่นเสียง ร่วมกับความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่นเสียงในตัวกลาง โดยมีสมการทางคณิตศาสตร์คือ: S=C × T/2 โดยที่ S คือระยะทาง, C คือความเร็วเสียง และ T คือเวลาในการแพร่กระจาย
       สิ่งที่น่าสังเกตคือ พัลส์ที่ปล่อยออกมาจากหัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกจะมีความกว้างระดับหนึ่ง ซึ่งทำให้คลื่นที่ส่งออกและคลื่นสะท้อนเกิดการซ้อนทับกันจนไม่สามารถตรวจจับได้ในบริเวณที่อยู่ใกล้กับโพรบมากเกินไป ซึ่งเรียกว่า "จุดบอดของการวัด" จุดบอดถือเป็นเกณฑ์สำคัญที่ต้องพิจารณาอย่างรอบคอบเมื่อเลือกใช้งาน โดยความสูงในการติดตั้งต้องมากกว่าระยะจุดบอด มิฉะนั้นจะไม่สามารถวัดค่าได้ตามปกติ นอกจากนี้ ความเร็วเสียงยังได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิและความหนาแน่นของตัวกลาง เครื่องมืออัจฉริยะสมัยใหม่มักจะมีเซนเซอร์วัดอุณหภูมิในตัวเพื่อทำการชดเชยความเร็วและรับประกันความแม่นยำในการวัด

2, ประเด็นสำคัญในการเลือกใช้งาน: การพิจารณาอย่างครอบคลุมตามสภาวะการทำงาน
       การเลือกเกจวัดระดับแบบอัลตราโซนิกอย่างถูกต้องตามหลักวิทยาศาสตร์ควรพิจารณาจากมิติหลักๆ ดังต่อไปนี้:
ช่วงการวัดและจุดบอด: ช่วงการวัดของผลิตภัณฑ์ทั่วไปครอบคลุมตั้งแต่ 0.1 ม. ถึง 30 ม. และควรเผื่อระยะสำรองไว้ 10% - 20% เมื่อเลือกใช้งาน ในขณะเดียวกัน จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าระดับของเหลวสูงสุดไม่สูงเกินกว่าระยะจุดบอดของเครื่องมือ ซึ่งเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นพื้นฐานสำหรับการวัด
คุณลักษณะของตัวกลาง: จำเป็นต้องตรวจสอบว่าของเหลวที่วัดมีฤทธิ์กัดกร่อน ระเหยง่าย และมีโฟมหรือสารแขวนลอยจำนวนมากหรือไม่ เกจวัดระดับแบบอัลตราโซนิกเป็นการวัดแบบไม่สัมผัส และตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนไม่จำเป็นต้องมีการจัดการพิเศษ แต่จำเป็นต้องเลือกโพรบที่ทำจากวัสดุที่ทนทานต่อการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม โฟมจำนวนมากจะดูดซับและกระจายคลื่นอัลตราโซนิก ส่งผลให้สัญญาณสะท้อนกลับไม่เสถียร หรืออาจถึงขั้นไม่สามารถวัดค่าได้
สภาวะแวดล้อม: ช่วงอุณหภูมิการทำงานของรุ่นทั่วไปคือ -20 ℃ ถึง 60 ℃ และในสภาวะการทำงานที่หนักหน่วงสามารถรองรับได้ตั้งแต่ -40 ℃ ถึง 85 ℃ โดยปกติความดันจะต้องต่ำกว่า 0.3MPa จำเป็นต้องเลือกใช้อุปกรณ์ให้เหมาะสมอย่างเจาะจงสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ความดันสูง ฝุ่นหนาแน่น และสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้ารุนแรง
พื้นที่การติดตั้ง: โพรบควรอยู่ในแนวตั้งฉากกับระดับของเหลว โดยหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง เช่น ผนังถัง เครื่องกวน และท่อ และระยะห่างจากผนังถังโดยทั่วไปควรมากกว่า 0.3 เมตร

3, รูปแบบการใช้งานที่เหมาะสมและไม่เหมาะสม
รูปแบบการใช้งานที่เหมาะสม: เกจวัดระดับแบบอัลตราโซนิกเหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิห้อง ความดันบรรยากาศ ระดับของเหลวนิ่ง และไม่มีสัญญาณรบกวนรุนแรง การใช้งานทั่วไป ได้แก่ ถังบำบัดน้ำเสีย โรงบำบัดน้ำ การตรวจวัดทางอุทกวิทยาและการอนุรักษ์น้ำ ถังเก็บกรด-ด่าง ถังบรรจุอาหารและเครื่องดื่ม เป็นต้น สำหรับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงและมีความหนืดสูง คุณสมบัติการวัดแบบไม่สัมผัสจะถือเป็นข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติ
รูปแบบการใช้งานที่ไม่เหมาะสม: ข้อจำกัดก็มีความชัดเจนเช่นกัน ประการแรก ไม่สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมสุญญากาศได้ เนื่องจากอัลตราซาวนด์เป็นคลื่นกลที่ต้องอาศัยตัวกลางในการแพร่กระจาย ประการที่สอง ไม่เหมาะสำหรับอุณหภูมิสูงและความดันสูง โดยทั่วไปขีดจำกัดอุณหภูมิสูงสุดที่ทนได้คือ 80 ℃ และควรระมัดระวังเมื่อความดันเกิน 0.4MPa ประการที่สาม ในกรณีของตัวกลางที่ระเหยได้รุนแรง (เช่น กรดซัลฟิวริกควันและกรดไนตริก) และมีโฟมหรือฝุ่นปริมาณมาก คลื่นเสียงจะเกิดการลดทอนหรือถูกดูดซับอย่างรุนแรง ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนในการวัดสูงหรืออาจวัดค่าไม่ได้เลย ประการที่สี่ ถังเก็บขนาดใหญ่ เช่น ถังที่มีหลังคาลอยภายใน (internal floating roof tanks) มีช่วงการวัดที่กว้างมาก ในขณะที่เกจวัดระดับแบบอัลตราโซนิกมักมีช่วงการวัดอยู่ที่ 3-15 เมตร ซึ่งยากต่อการรองรับ ประการที่ห้า การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งอาจส่งผลต่อความแม่นยำอันเนื่องมาจากความผันผวนของความเร็วเสียง