Ultradźwiękowe czujniki poziomu są szeroko stosowane w studniach, zbiornikach, rzekach i statkach przemysłowych do bezdotykowego i bezobsługowego-pomiaru poziomu cieczy. Jednakże ograniczeniem, które każdy inżynier i użytkownik końcowy powinien zrozumieć przed wdrożeniem, jest martwa strefa -, czyli obszar w pobliżu powierzchni czujnika, w którym pomiar jest po prostu niemożliwy.
Czym jest strefa niewidomych?
Strefa ślepa (nazywana także odległością wygaszenia lub-martwą strefą bliskiego pola) to minimalna odległość poniżej powierzchniczujnik ultradźwiękowyw obrębie którego czujnik nie może wiarygodnie wykryć powierzchni docelowej.
Kiedy czujnik ultradźwiękowy wysyła impuls, przetwornik wibruje intensywnie przez krótki okres -, zwykle kilkaset mikrosekund. W tym czasie przetwornik nie może jednocześnie pełnić roli odbiornika. Każde echo, które powróci do czujnika, gdy ten jeszcze „dzwoni”, zostanie zamaskowane przez przesyłany impuls i pozostanie niewykryte.
W prostych słowach: jeśli powierzchnia cieczy podniesie się do martwej strefy, czujnik straci zdolność pomiaru - może zgłosić błąd, zamarznąć przy ostatnim odczycie lub zgłosić fałszywy poziom maksymalny.
Jak ślepa strefa wpływa na pomiar poziomu cieczy
1. Utrata pomiaru przy wysokim poziomie napełnienia
Jest to najczęstsza konsekwencja praktyczna. Gdy poziom cieczy w zbiorniku lub studni podnosi się w kierunku czujnika, następuje punkt, w którym powierzchnia cieczy wchodzi w ślepą strefę. W tym momencie czujnik nie jest już w stanie wykryć echa, a pomiar staje się nieważny. W przypadku zbiornika magazynowego oznacza to, że system traci widoczność dokładnie wtedy, gdy zbiornik jest prawie pełny -, co jest momentem krytycznym dla zapobiegania przepełnieniu.
2. Fałszywe odczyty lub błędy
Kiedy powierzchnia znajduje się w martwej strefie, różne czujniki zachowują się inaczej. Niektóre wyświetlają ostatni prawidłowy odczyt, inne wyświetlają maksymalną lub minimalną wartość domyślną, a jeszcze inne oznaczają błąd sprzętowy. Bez zrozumienia „ślepej strefy” operatorzy mogą pomylić te dane wyjściowe z danymi na poziomie rzeczywistym i podjąć błędne decyzje.
3. Zmniejszony użyteczny zakres pomiarowy
Całkowity zakres wykrywania czujnika ultradźwiękowego jest zwykle określany od powierzchni czujnika do maksymalnej odległości wykrywania. Jednakże efektywny lub użyteczny zasięg zaczyna się dopiero na końcu martwej strefy. Czujnik o zasięgu 5 m i strefie martwej 0,3 m zapewnia rzeczywisty pomiar tylko 4,7 m. W płytkich naczyniach lub studniach o ograniczonej głębokości redukcja ta może być znacząca.
4. Wpływ na szybko-zmienne warunki poziomu
W zastosowaniach, w których poziom cieczy szybko się podnosi -, np. podczas ulewnych opadów w systemie odwadniającym lub szybkiego napełniania zbiornika procesowego -, powierzchnia może przejść przez martwą strefę, zanim będzie możliwe wyzwolenie ostrzeżenia. Systemy korzystające z alertów-wysokiego poziomu muszą to uwzględnić, ustawiając progi alertów znacznie poniżej granicy martwej strefy.
Jak uniknąć lub zminimalizować problemy ze strefą niewidomych
1. Wybierz czujnik z krótszą strefą martwą
Najbardziej bezpośrednim rozwiązaniem jest wybór czujnika zaprojektowanego z małą martwą strefą. W przypadku bardzo płytkich zbiorników lub zastosowań, w których ciecz regularnie zbliża się do czujnika, należy rozważyć czujniki ze strefą ślepą mniejszą niż 0,1 m lub poszukać rozwiązań alternatywnych, które nie mają ślepych obszarów.
2. Zamontuj czujnik na odpowiedniej wysokości
Podczas montażu czujnik należy ustawić tak, aby osiągnąć oczekiwany maksymalny poziom cieczy.
3. W turbulentnych warunkach należy używać studni piętrzącej lub rury prowadzącej
W otwartych kanałach, rzekach lub napowietrzonych zbiornikach turbulencje powierzchniowe mogą powodować rozproszone echa i wzmacniać efektywną ślepą strefę. Zainstalowanie czujnika nad studnią piętrzącą - pionową rurką tłumiącą fale powierzchniowe - poprawia jakość echa i przybliża użyteczny zakres pomiarowy do powierzchni czujnika.
4. Weź pod uwagę orientację czujnika i kąt wiązki
Wiązka ultradźwiękowa emitowana przez czujnik nie jest promieniem idealnie wąskim, - rozprzestrzenia się w kształcie stożka. W wąskich zbiornikach lub studniach wiązka światła może odbijać się od wewnętrznej ściany, a nie od powierzchni cieczy, szczególnie w pobliżu dna. Zapewnienie odpowiedniego kąta świecenia dla średnicy naczynia oraz zamontowania czujnika pionowo i centralnie, ogranicza niepożądane odbicia i zwiększa efektywny zakres pomiarowy.
Strefa ślepa jest nieodłączną cechą fizyczną technologii czujników ultradźwiękowych, a nie wadą. Zrozumienie tego pozwala inżynierom i operatorom projektować systemy pomiarowe, które działają niezawodnie w pełnym zamierzonym zakresie.
Jeżeli nie masz pewności, czy dany czujnik jest odpowiedni dla Twojej głębokości montażu lub geometrii zbiornika, skontaktuj się z naszym zespołem technicznym. Możemy polecić odpowiedni model czujnika i konfigurację montażu dla konkretnych warunków.