وبلاگ
اندازه‌گیری سطح التراسونیک
این متن، مقدمه‌ای بر آموزش ابزار دقیق و نحوه عملکرد و نگهداری از ابزارهای اندازه‌گیری سطح التراسونیک، به‌ویژه در سری Prosonic شرکت Endress+Hauser است.
این اسناد، اصول کارکرد این سنسورها، از جمله روش “زمان پرواز” (Time of Flight) و تأثیر عواملی مانند فوم و حباب بر اندازه‌گیری را به شکلی کاربردی توضیح می‌دهند. همچنین، به نکاتی کلیدی در مورد نصب صحیح دستگاه در مخازن و چاه‌های آرامش اشاره کرده و راهکارهای عیب‌یابی مشکلات رایج را ارائه می‌دهند.
در ادامه، اطلاعات مفیدی درباره مهاجرت سیستم‌ها از مدل‌های قدیمی‌تر (مانند FMU86x) به نسل جدید (FMU90) و مزایای آن، از جمله سازگاری و بهبودهای نرم‌افزاری و سخت‌افزاری، ارائه شده است. این مجموعه، یک راهنمای کامل برای تکنسین‌ها و مهندسین ابزار دقیق است تا بتوانند از دستگاه‌های خود به بهترین شکل ممکن استفاده کنند و از بروز خطا جلوگیری نمایند.
اندازه‌گیری سطح التراسونیک، سری Prosonic :
Ultrasonic level measurement Prosonic series
مجموعه فعلی فرستنده‌های التراسونیک شامل Prosonic M FMU40/41/42/43/44 و Prosonic S FMU90 است. هدف ما از این بخش عبارت است از:
- ارائه کمک موثر به کاربران Prosonic M در طول چرخه عمر دستگاه
- پاسخ به پرتکرارترین سوالات کاربران Prosonic S FMU80x و ارائه اطلاعات کلیدی برای مهاجرت موفق به FMU90
«نصب سنسور و وجود فوم یا حباب، تأثیر زیادی بر اندازه‌گیری دارد.»
آموزش اصل اندازه‌گیری – Measuring principle
روش زمان پرواز سنسور Prosonic M پالس‌های التراسونیک را به سمت سطح محصول منتشر می‌کند.
در آنجا، این پالس‌ها منعکس شده و توسط سنسور دریافت می‌شوند.
Prosonic M زمان t بین انتشار و دریافت پالس را اندازه‌گیری می‌کند.
دستگاه از این زمان t و سرعت c (سرعت صوت) برای محاسبه فاصله D بین دیافراگم سنسور و سطح محصول استفاده می‌کند:
D = c · t/2.
از آنجایی که دستگاه فاصله خالی E را که توسط کاربر وارد شده است می‌داند، می‌تواند سطح L را به صورت زیر محاسبه کند:
L = E – D.
یک سنسور دمای داخلی، تغییرات در سرعت صوت را که ناشی از تغییرات دما هستند، جبران می‌کند.
اندازه‌گیری سطح التراسونیک
شکل ۱: اصل اندازه‌گیری
F = دهانه (فاصله کامل)
E = فاصله خالی
D = فاصله از دیافراگم سنسور تا سطح محصول
BD = فاصله انسداد
L = سطح
سرکوب اکوی تداخلی – Interference echo suppression
ویژگی سرکوب اکوی تداخلی Prosonic M تضمین می‌کند که اکوهای تداخلی (مانند اکوهای ناشی از لبه‌ها، درزهای جوش و تأسیسات) به عنوان اکوهای سطح تفسیر نشوند.
نکته: چرا فاصله انسداد وجود دارد؟
Tip: why is there a blocking distance?
امواج در سطح دیافراگم سنسور منتشر می‌شوند. دستگاه در این زمان یا در حال زنگ زدن یا دریافت است و نمی‌تواند هر دو کار را همزمان انجام دهد. در صورت وجود مانع در این ناحیه (بین موقعیت‌های ۱ و ۲)، اکوی حاصل توسط لرزش باقیمانده احاطه شده و قابل تفکیک نیست. از آنجایی که تفکیک اکو در این ناحیه غیرممکن است، سطح مورد اندازه‌گیری نباید به دیافراگم نزدیک شود. این فاصله، فاصله انسداد نامیده می‌شود.
اندازه‌گیری سطح التراسونیک
تنظیمات – Adjustment
برای تنظیم دستگاه، فاصله خالی E و دهانه L را وارد کنید (تصویر ۱ را ببینید).
فاصله انسداد – Blocking distance
دهانه F نباید وارد فاصله انسداد BD شود. اکوهای انتهایی ناشی از فاصله انسداد به دلیل ویژگی‌های گذرا (آنی) سنسور قابل ارزیابی نیستند.
اندازه‌گیری سطح التراسونیک
تأثیر فوم و حباب بر اندازه‌گیری سطح مایعات
Influence of foam and bubbles on the level measurement on liquids
(تصویر 3 را ببینید)
وجود گهگاهی فوم در سطح مایع به عنوان یک لایه گازی مجزا، تأثیر ضعیفی بر اندازه‌گیری التراسونیک دارد. با این حال، یک لایه ضخیم و پایدار از فوم، امواج التراسونیک را جذب کرده و بازتاب آن‌ها را در سطح مایع متوقف می‌کند. اگر فوم کاملاً متراکم باشد، سطح آن اغلب می‌تواند به یک بازتابنده تبدیل شود.
اندازه‌گیری سطح التراسونیک
آموزش شرایط نصب – Installation conditions
(تصویر ۴ را ببینید)
- سنسورها را در وسط مخزن نصب نکنید (۳).
- توصیه می‌کنیم فاصله‌ای برابر با ۱/۶ قطر مخزن بین سنسور و دیواره مخزن در نظر بگیرید.
- برای محافظت از دستگاه در برابر نور مستقیم خورشید یا باران، از یک روکش محافظ استفاده کنید (۲).
- از وجود هرگونه مانع در مسیر جریان پر شدن (۴) خودداری کنید.
- اطمینان حاصل کنید که تجهیزات (۱)، مانند سوئیچ‌های حد، سنسورهای دما و غیره، در زاویه اندازه‌گیری قرار نگرفته باشند. به طور خاص، تجهیزات متقارن مانند حلقه‌های خلاء، کویل‌های گرمایشی، صفحات بافل و غیره می‌توانند بر اندازه‌گیری تأثیر بگذارند.
- مطمئن شوید که جلوی سنسور نسبت به سطح محصول عمودی باشد (۱).
- اگر دو دستگاه اندازه‌گیری التراسونیک را در یک مخزن نصب می‌کنید، تمام سیگنال‌ها ممکن است بر یکدیگر تأثیر بگذارند.
- برای تخمین محدوده تشخیص، از زاویه انتشار -۱dB (جدول ۱ را ببینید) استفاده کنید.
اندازه‌گیری سطح التراسونیک
اندازه‌گیری سطح التراسونیک
فاصله انسداد، نصب نازل
Blocking distance, nozzle installation
(تصویر ۵ و جدول ۲ را ببینید)
Prosonic M را در ارتفاعی نصب کنید که فاصله انسداد BD، حتی در حداکثر سطح پرشدگی، از آن تجاوز نکند. از لوله‌هایی استفاده کنید که می‌دانید به هیچ وجه فاصله انسداد را حفظ نمی‌کنند. داخل چاه آرامش (stilling well) باید صاف و عاری از هرگونه لبه یا درز جوش باشد. به ویژه، یک لوله نباید در انتهای نازل کناری مخزن خم شود. به محدودیت‌های مشخص شده برای قطر نازل و طول آن توجه کنید تا عوامل مزاحم به حداقل برسند؛ ما یک لبه سوکت زاویه‌دار (ترجیحا ۴۵ درجه) را توصیه می‌کنیم. اگر فاصله انسداد کمتر از حد مورد نیاز باشد، ممکن است باعث اختلال در عملکرد دستگاه شود. برای اینکه متوجه شوید آیا سطح در فاصله انسداد قرار دارد یا خیر، می‌توانید یک فاصله ایمنی (SD) تعریف کنید. اگر سطح در فاصله ایمنی قرار گیرد، Prosonic M یک هشدار یا پیام آلارم صادر می‌کند.
اندازه‌گیری سطح التراسونیک
آموزش راه‌اندازی – پیکربندی
به بخش “مبانی” مراجعه کنید.
منوی «راه‌اندازی پایه» امکان راه‌اندازی سریع و ساده را فراهم می‌کند. این نرم‌افزار به کاربر کمک می‌کند تا پارامترهای اصلی را که ۹۵٪ موارد را پوشش می‌دهند، وارد کند. با وارد کردن دقیق داده‌ها، از بسیاری از مشکلات جلوگیری خواهید کرد. تیم خدمات ما می‌تواند هر دستگاه Endress+Hauser را برای شما راه‌اندازی کند و به این ترتیب اطمینان حاصل کنید که بلافاصله بهترین عملکرد را از ابزار خود دریافت می‌کنید (به بخش «راه‌اندازی» در قسمت «در خدمت شما» مراجعه کنید).
عملیات و نگهداری
نگهداری
به بخش “مبانی مراجعه کنید.
ما یک بازرسی دوره‌ای از دیافراگم و در صورت لزوم استفاده از یک تکه پارچه برای پاک کردن آن را توصیه می‌کنیم.
کالیبراسیون
به بخش “مبانی” مراجعه کنید.
نگهداری اصلاحی – قطعات یدکی
به بخش “مبانی” مراجعه کنید.
اندازه‌گیری سطح التراسونیک
موجودی ابزار و قطعات یدکی به جدول سمت راست مراجعه کنید.
مهاجرت – Migration
سری S: مدل‌های FMU860 (اندازه‌گیری سطح ۱ کاناله)، ۸۶۱ (اندازه‌گیری جریان) و ۸۶۲ (اندازه‌گیری سطح ۲ کاناله) از تولید خارج شده‌اند.
فرستنده‌های جدید FMU90 که با سنسورهای FDU9X مرتبط هستند، جایگزین فرستنده‌های FMU86x و سنسورهای FDU8x می‌شوند.
فرستنده جدید FMU90 کاملاً با فرستنده‌های FDU8x سازگار است و می‌تواند در ترکیب با سنسورهای FDU8x استفاده شود.
هشدار: سنسورهای FDU83/84/85/86 با گواهینامه‌های ATEX، FM یا CSA برای اتصال به فرستنده FMU90 تأیید نشده‌اند. از طرف دیگر، سنسورهای جدید FDU9x را نمی‌توان با فرستنده‌های FMU86x استفاده کرد.
مزایا – Advantages
- FMU90 سازگاری کامل با نسخه معادل FMU86x را ارائه می‌دهد، به عنوان مثال FMU90 اندازه‌گیری سطح ۱ کاناله، ۱۰۰٪ با FMU860 سازگار است.
- نصب روی یک دکل می‌تواند مجدداً استفاده شود. در مقابل، در صورت نصب دیواری نیاز به سوراخ‌کاری مجدد خواهید داشت.
- فرستنده‌های FMU90 به صورت قاب میدانی یا قاب کابینت (قابل نصب روی ریل DIN) در دسترس هستند.
- از آنجایی که کانال‌های ISO Venturi در FMU861 (ISO415 تا ISO480) از قبل پیکربندی نشده بودند، بسیاری از کاربران در مورد منحنی‌ها و نحوه برنامه‌ریزی آن‌ها در دستگاه از ما سوال کرده‌اند. این کانال‌ها در FMU90 از قبل پیکربندی نشده‌اند.
- برنامه‌نویسی ماتریسی با یک مفهوم برنامه‌نویسی ساده‌تر و کاربرپسندتر در Prosonic S FMU90 جدید جایگزین شده است.
- حداکثر فاصله بین فرستنده و سنسور ۹۵۴ فوت (۳۰۰ متر) است، درست مانند نسل قدیمی.
مهندسی مجدد – Re-engineering
نسخه ۲ کاناله FMU90 بسیار چندکاره است: هر کانال می‌تواند برای اندازه‌گیری جریان یا اندازه‌گیری سطح اختصاص یابد، که سه ترکیب مختلف را ممکن می‌سازد: سطح + سطح، سطح + جریان و جریان + جریان.
اندازه‌گیری سطح التراسونیک
