Iðnaðar eyru: Hvernig ómskoðun „heyrir“ breytingar á vökvastigi

Iðnaðar eyru: Hversu ómskoðun „heyrir“ breytingar á vökvastigi

Við skulum tala um hvað ultrasonic bylgjur eru. Tíðni svið hljóðanna sem við heyrum er um það bil 20 Hertz og 20, 000 Hertz. Hins vegar er tíðni ultrasonic bylgjur miklu hærri, venjulega á bilinu 20 kilohertz til 100 megahertz. Þess vegna geta eyru okkar ekki greint ultrasonic bylgjur. Reyndar eru ultrasonic bylgjur tegund af vélrænni bylgju. Þeir geta breiðst út í teygjanlegum fjölmiðlum og vegna mikils tíðni og stuttrar bylgjulengdar hafa þeir sterka stefnu, verulega orku og sterka skarpskyggni við fjölgun.

Verið velkomin í rannsóknarstofu Solidat og eftirlitsstofu. Ég er mæling og stjórnunarstjóri tækisins og búnaðarins. Í dag skulum við tala um beitingu ultrasonic bylgjna í stigamælingu.

Þegar kemur að sögu ómskoðunar er hægt að rekja það til ársins 1793. Á þeim tíma uppgötvaði ítalskur vísindamaður, Spallanzani, með tilraunum að geggjaður notar ultrasonic bylgjur til að skynja umhverfi sitt og afhjúpa þannig leyndardóm ómskoðunar. Síðar, með þróun tækni, var ómskoðun víða beitt á sviðum eins og uppgötvun, mælingu og læknisfræði. Í iðnaðarframleiðslu er stigamæling sérstaklega mikilvæg. Stigmæling vísar til að mæla hæð efna í gámum eða rýmum, svo sem vökva og kornóttum föstum efnum. Með stigmælingu getum við vitað hversu mikið efni er í gámnum og tryggir þannig efnisjafnvægi í framleiðsluferlinu. Ef hægt er að stjórna nákvæmlega stigi getur það einnig tryggt afköst og gæði vörunnar, auk þess að tryggja örugga framleiðslu. Svo, hvernig er ómskoðun notuð við stigmælingu?

Einfaldlega hafa ultrasonic bylgjur mjög litla dempingu í vökva og föstum efnum og hafa mjög sterka skarpskyggni. Sérstaklega í ógegnsæjum föstum efnum í ljósi geta þeir komist inn í nokkra tugi metra. Ennfremur hafa ultrasonic bylgjur sterka stefnu og hægt er að gefa þær út stefnu. Meðan á mælingu stendur gefur skynjarinn frá sér ultrasonískum bylgjum. Þegar öldurnar lenda í yfirborði efnisins munu þær endurspegla aftur. Eftir að skynjarinn fær endurspeglaða bylgju getur hann ákvarðað fjarlægðina með því að reikna út tímamismun og þar með fengið vökvastig hæð. Allt mælingarferlið þarf ekki beina snertingu við mælda miðilinn, þannig að það hentar mjög við ætandi og rof og er mikið notað í atvinnugreinum eins og efnaverkfræði, jarðolíu, mat, lyfjum og umhverfisvernd.

Næst skulum við líta á vinnuregluna í ultrasonic stigum. Almennt séð samanstendur ultrasonic stigmælir af transducer, merkisvinnslueiningu og skjá eða úttakseining. Sértæku mælingarskrefin eru eftirfarandi:

1. ** Ultrasonic losun **: Ultrasonic stigmælirinn gefur frá sér ultrasonic púls á föstum hraða í átt að yfirborðsefnisyfirborði í gegnum rannsakann, til dæmis fimm sinnum á tveggja sekúndna fresti.
2. ** Ultrasonic fjölgun **: Ultrasonic bylgjur breiða út á ákveðnum hraða í loftinu. Þegar þeir lenda í yfirborði efnisins munu sumir þeirra endurspeglast aftur til að mynda bergmál. Styrkleiki og skilatími bergmálsins tengist einkennum markflötunnar.
3. ** Móttaka bylgjubylgju **: Rannsóknin fær ultrasonic bylgjumerki sem endurspeglast frá yfirborðinu og breytir þeim í rafmerki. Á sama tíma mælir það tímann sem það tekur fyrir ultrasonic púlsinn að ferðast.
4. ** Reiknandi stig **: Með því að mæla útbreiðslutíma ultrasonic púls, reikna út tímamismun frá losun til móttöku og notaðu síðan formúluna til að reikna fjarlægðina frá skynjaranum yfir í yfirborð efnisins. Formúlan er: d=v × Δt ÷ 2, þar sem V er hljóðhraði í miðlinum, Δt er tímamismunur frá losun ultrasonic bylgju að móttöku bergmálsins, og D er fjarlægðin frá skynjaranum til efnisyfirborðsins. Að auki, þar sem hægt er að reikna út rúmfræðilega lögun og hæðarbreytur ílátsins, er hægt að reikna stighæðina með því að nota formúluna L=e - d, þar sem L er mæld stighæð, E er fjarlægðin frá skynjara uppsetningargrunni til botns í gámnum (sem er tómt tankhæð eða heildarhæð tanksins), og D er fjarlægðin frá skynjaranum að efninu yfirborðinu.

Hins vegar eru nokkur atriði sem þarf að taka fram í hagnýtum forritum. Í fyrsta lagi hefur hljóðhraði áhrif á miðlungs og umhverfisaðstæður, svo sem hitastig, þrýsting, rakastig osfrv. Til dæmis, í lofti, fyrir hverja 1 gráðu hækkun hitastigs, mun hljóðhraði aukast um það bil 0. 6 metrar á sekúndu. Þess vegna, í raunverulegum mælingum, eru hitastigskynjarar venjulega settir upp fyrir hitastigsbætur til að tryggja mælingarnákvæmni. Í öðru lagi mega ultrasonic bylgjur ekki geta breiðst út í tómarúmi eða við miklar þrýstingsaðstæður, þannig að einnig þarf að huga að gildandi umhverfi.

Að auki er uppsetningarstaða og stefnumörkun ultrasonic skynjarans einnig mjög mikilvæg. Skynjarinn ætti að vera í takt við yfirborð mælds efnis og forðast ætti hindranir eins mikið og mögulegt er til að koma í veg fyrir truflanir á bergmálunum. Ef það er hrærandi eða önnur mannvirki inni í gámnum, er heimilt að búa til rangar bergmál. Á þessum tíma þarf að nota merkjavinnslutækni til að bera kennsl á rétt bergmál. Ennfremur getur ryk, gufu eða froða í loftinu einnig haft áhrif á útbreiðslu og endurspeglun á ultrasonic öldum. Í slíkum tilvikum gæti þurft að gera aðrar ráðstafanir til að takast á við truflanirnar.

Að lokum er eitt smáatriði sem þarfnast athygli: ultrasonic stigmælirinn hefur ákveðna fjarlægð nálægt rannsakanum sem ekki er hægt að mæla. Þetta er vegna þess að losaður ultrasonic púls hefur ákveðna tímabreidd og skynjarinn mun enn hafa afgangs titring eftir að hafa sent frá sér ultrasonic bylgjuna. Á þessu tímabili er ekki hægt að greina endurspeglaða bergmálið. Þessi fjarlægð er kölluð Blind Zone. Þess vegna ætti hæsti hluti mælda efnisins ekki að fara inn í blinda svæði skynjarans.