Измерение уровня едких или химически активных жидкостей в процессе химического обогащения, когда контейнеры нельзя открывать исходя из соображений безопасности, а характер химиката или процедуры не позволяет использовать внутренний уровнемер.
Измерение слоя нефти, располагающегося на поверхности воды в нефтяных технологических установках. В принципе, можно измерять любой слой жидкости, на поверхности другой жидкости, если они обладают различным акустическим сопротивлением.
3. Технические характеристики Диапазон измерения 0…1200 мм Разрешение
3 мм Мертвая зона 30см от основания сенсора Частота импульсов 8 имп /сек Монтажная резьба G 2 или NPT 2 Температура среды -40…+80
Рабочее напряжение 18…32 В Максимальный ток 200мА Условия окружающей среды Температура хранения -20… +60
Отн . влажность воздуха
Рабочая температура -20… +60
Степень защиты – корпус IP 65 Степень защиты – корпус сенсора IP 67 Конструкція Размер ы см. раздел Вес
1 кг Соприкасающиеся со средой материалы Корпус электронного блока Поликарбонат +20 % стекловолокно Материал преобразователя ПВДФ/РОМ Защитная лицевая пленка Полиэстер Нормы Излучение помех Соответствует основной норме En 50081.1 Помехоустойчивость соответствует основной норме EN 50082.2. Необходимо учитывать, что помехи вызванные кабелем 40-80 МГц могут вызвать падение выходного тока на 10 %.
Безопасность Согласно правилам по безопасности для измерительных инструментов для регулирующей и лабораторной техники NF EN 61010-1. Для сравнения приведем технические характеристики ультразвукового уровнемера МТМ 900 отечественного производства: Диапазон измерения 0…4000 мм Выходные сигналы 0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА. Частота импульсов 8 имп /сек Температура среды -40…+80
Напряжение питания DC 24 B + 10% - 15 % Потребляемая мощность, не более 6 Вт Допустимый ток коммутации реле, не более 3 А Условия окружающей среды Температура хранения -30… +50
Отн . влажность воздуха
Рабочая температура -30… +50
Степень защиты – корпус IP 54 Степень защиты – корпус сенсора IP 67 Конструкція Вес
3 кг 4. Описание и обоснование выбранной конструкции Бесконтактный датчик уровня состоит из ультразвукового сенсора и электронного модуля с преобразователем сигнала и индикацией.
Датчик устанавливается вертикально к среде измерения.
Минимальное расстояние между сенсором и измеряемой поверхностью должно составлять минимум 30 см.
Ультразвуковой
датчик уровня производит 8 импульсов в секунду, котрые посылаются с нижней поверхности прибора. Когда импульсы покидают прибор, они расширяются под углом
G 2 ” ( NPT 2) или при помощи любого аналогичного.
Сенсор генерирует и излучает 8 ультразвуковых волн в секунду. При их распространении в воздухе они лишь немного ослабевают. При попадании на поверхность жидкости или твердую поверхность они отражаются и принимаются обратно сенсором. В зависимости от времени с момента излучения до момента приема сенсором обратного луча электроника производит расчет между основанием сенсора и средой, используя при этом прогрессивные методы обработки сигнала, включая температурную компенсацию и подавление нежелательных помех, возникающих на пути до измеряемой поверхности для достижения правильного и точного измерения. 5. Расчёты которые подтверждают работоспособность конструкции 5.1. Расчеты основных конструктивных элементов Упругие волны характеризуются скоростью распространения С, длиной волны 
Произведем расчеты для волн которые распространяются в трансформаторном масле.
Скорость волны в этой среде С=1400мм/с, а частота f =8 имп/сек . 
Определим частоту f , на которой ведётся контроль: 
(МГц) где оц – оценочная длина волны. 
- скорость волны в топливе.
Рассмотрим процесс прохождения короткого импульса ультразвуковых колебаний в среде.
Пьезоэлемент в виде круглого диска диаметром 2 a служит одновременно излучателем и приемником ультразвука. При излучении зондирующего импульса в среде возникает ультразвуковое поле излучения, которое имеет вполне определенные пространственные границы и распределение звукового давления внутри пучка.
Вблизи от излучателя на участке, называемом ближней зоной, ультразвуковой пучок почти не расходится и имеет цилиндрическую форму.
Протяженность r этой зоны равна 
где f – Частота колебания волн ы ультразвука; С – Скорость распространения ультразвуковой волны. 
мм Потеря энергии dB эхосигнала в среде 1 при отражении от акустической границы со средой 2: 
Например: потеря dB при распространении сигнала из воды ( Z =1.48) в сталь ( Z =45.41) составляет -9.13 dB ; Это так же справедливо и при прохождении сигнала из стали в воду.
Низшая (основная) собственная частота 
колеблющейся по толщине свободной пластины соответствует полуволновой толщине 
Из этой формулы видно что чем выше собственная частота, тем тоньше должна быть пластина. В нашем случае пластина из цирконата-титаната свинца (ЦТС) скорость 
При колебаниях с частотой, большей основной собственной частоты, в пьезоэлементе могут возбудится свободные колебания на высших гармониках, кратных основной частоте.
Плотность 
и вычисляемое через нее волновое сопротивление 
используют в расчетах по согласованию пьезопластины со средой, куда излучается УЗ. Акустическую добротность (она определяет длительность колебаний после возбуждения) пластины вычисляют по формуле: 
где 
и 
- волновые сопротивления сред, контактирующих с пластиной без промежуточных слоев. Для УЗ контроля наиболее важен Коэффициент двойного преобразования 
- отношение амплитуды электрического напряжения принятого сигнала к напряжению возбуждающего преобразователь электрического генератора без
учета промежуточного ослабления Уз в результате затухания и расхождения лучей.
Коэффициент преобразования при излучении – отношение амплитуд возбуждаемых акустических к возбуждающим электрическим колебаниям: 
Коэффициент преобразования при приеме – отношение амплитуд возбуждаемых на входе усилителя прибора электрических колебаний к акустическим колебаниям принимаемой волны: 
P и F – акустическое давление или компонента тензора напряжения; U и U ’ – электрические напряжения. 5.2. Разработка и расчет схемы включения измерительного преобразователя 
Рисунок 1- Блоксхема импульсного ультразвукового дефектоскопа 1- импульсный генератор; 2- излучающая пластина; 3- ультразвуковые колебания; 4- исследуемое изделие;
|
| |
5- усилитель; 6- следящее устройство, двигающее электронный луч; 7- электронно-лучевая трубка; 8- начальный импульс; 9- приемная пластина; 10- данный импульс; 11- дефект; 12- импульс дефекта; 13- блок питания. От импульсного генератора 1 на пластину 2 подаются кратковременные импульсы переменного напряжения. В пластине возбуждаются колебания ультразвуковой частоты 3, которые передаются в исследуемое изделие, Такой же импульс подается на усилитель 5, и на следящее устройство 6, заставляющее электронный луч в электронно-лучевой трубке 7 передвигаться слева направо по горизонтали, Луч прочерчивает светящуюся линию, появляется светящийся всплеск 8-начальный импульс. При отсутствии дефекта в изделии ультразвуковой пучок 3 пройдет до противоположной поверхности, отразится от нее, попадет на приемную пластину 9, заставляя ее колебаться. На пластинке 9 возникает разность потенциалов, которая усиливается; сигнал поступает на электронно-лучевую трубку, на правой стороне экрана появится всплеск, называемый данным импульсом 10 (отраженный от дна изделия). Если есть дефект, то пучок отразится от него раньше, чем от дна и раньше попадет на приемную пластинку и на экране появится импульс 12, указывающий на дефект, По расстоянию между импульсами можно определить глубину залегания дефекта.
Длительность зондирующего импульса с учетом лучевой разрешающей способности, которая должна быть не хуже двойного минимального размера дефекта, составляет:
Рисунок 2. - Генератор зондирующих импульсов.
Конденсатор C заряжается через резистор R 0.Постоянная заряда должна быть по крайней мере в три раза периода зондирования. От величины Е зависит энергия зондирующего импульса.
Наиболее оптимальная величина ёмкости зарядного конденсатора 10-100нФ. Тогда : С* R 0 =0.33 T 
С учетом возможного увеличения частоты зондирования величину резистора можно выбрать в пределах 100 кОм.
Принимаем R 2 =100 кОм.
Разряд конденсатора С осуществляется через включенный теристор VD 5 контур преобразователя. Время разряда не должно превышать половину периода рабочей частоты , т.е. 
Преобразователь (рис.3) включает в себя пьезоэлемент 6, демпфер 3,призму 5 с протектором 4,которые собираются в корпусе.
Электрическае соединения подводятся через разъём 2.
Рис.3. Схема конструкции преобразователя.
Поляризованый преобразователь приклеивается к демпферу с одной стороны и к призме с другой стороны. К призме со стороны объекта приклеивается протектор.
Призма с протекторами вставляется в стальной корпус цилиндрической формы и
приклеивается по торцу протекторами к корпусу. Затем через верхнее отверстие в корпус заливается затвердевающий состав на базе эпоксидной смолы. Перед заливкой через верхнее отверстие в корпусе электрические провода от электродов пьезоэлемента . Окончательная заливка, закрепляющая провода в корпусе, осуществляется в последнюю очередь. В качестве затвердевающей массы используется К-153. Демпфер изготавливается из эпоксидной смолы с наполнением из вольфрамового порошка.
Клейка всех деталей производится эпоксидным клеем. 5.3. Расчет основных метрологических характеристик Погрешность измерений вызывается следующими основными причинами: 1) Изменение уровня сигнала. В процессе контроля амплитуда электрических импульсов меняется. 2) Изменение длительности переднего фронта эхоимпульса.
Погрешность возникает в связи с тем, что затухание в акустическом тракте зависит от частоты. 3) Погрешность индикаторного устройства. По условию погрешность составляет не более 1 % . 4) Ошибка настройки измерения.
Ошибка при калибровке прибора вызывает систематическую погрешность при последующих измерениях. 
m o = 1 ; o = 0.35; 
6. Описание организации работ с использованием разработанного прибора Датчик уровня разработан для измерения уровня в жидкостях.
Датчик уровня устанавливается вертикально к среде измерения.
Минимальное расстояние между измеряемой поверхностью и сенсором должно составлять 30 см.
Резервуар следует проверить на возможные препятствия которые иогут возникнуть на пути рассеивания луча. Могут возникнуть следующие препятствия: приточный трубопровод (потоки); боковые стенки и ребра жесткости резервуара.
Ультразвуковой датчик уровня производит 8 импульсов в секунду, которые посылаются с нижней поверхности прибора. Когда импульсы покидают прибор, они расширяются под углом 
до тех пор пока не соприкоснутся с измеряемой поверхностью.
Сенсор генерирует 8 ультразвуковых волн в секунду. При их распространении в воздухе они лишь немного ослабевают. При попадании на поверхность жидкости или твердую поверхность они отражаются и принимаются обратно сенсором. В зависимости от времени с момента излучения до момента приема сенсором обратного луча электроника производит расчет между основанием сенсора и средой, используя при этом прогрессивные методы обработки сигнала, включая температурную компенсацию и подавление нежелательных помех возникающих на пути до измеряемой поверхности для достижения правильного и точного измерения.
Приложение А. Обзор существующих технических решений В данном приложении приводится обзор и анализ существующих технических решений в области посторения ульразвуковых датчиков.
Ультразвуковые датчики уровня производят такие фирмы ,как: « Pepperl+Fuchs », « Мurata », « Accu-Point », « Burkert », « Bourns », « M ikroter m » и др.
Датчик производства VEGASON (Германия). 
Применение: измерение уровня жидких и сыпучих веществ.
Диапазон измерения: 0,25…5 м для жидких веществ, 0,25…2 м для сыпучих веществ.
Точность измерения: ± 10 мм.
Рабочая температура: -40…+80 °С. Рабочее давление: до 3 бар. 
| Исполнение | ХХ | стандартное |
| | GX | ATEX II 1/2D IP66 T |
| Версия / температура процесса | А | компактная с фланцем / 80 °C |
| | В | компактная с шарниром на фланце / 80 °C |
| | С | корпус и антена разделены, присоединение антены - фланец с шарниром / 80 °C |
| | D | корпус и антена разделены, присоединение антены резьбовое / 80 °C |
| Присоединение/материал | FP | фланец DN250 / PP * |
| | FA | фланец DN250 / алюминий * |
| | AS | фланец с шарниром DN50 / 2' / гальв . сталь ** |
| | BS | фланец с шарниром DN80 / 3' / гальв . сталь ** |
| | GS | резьба G 1A / гальв . сталь *** |
| Электроника | V | четырехпроводная +20...+72 В, ~20...~250 В / 4…20мА HART® |
| | P | Profibus PA |
| | F | Foundation Fieldbus |
| Корпус | D | алюминий, двухкамерное исполнение / IP 66/ IP67 |
| Кабельный вывод | М | М20х1.5 |
| | N | 1/2 NPT |
| Настроечный модуль с ЖК-дисплеем ( Plicscom ) | Х | нет |
| | А | есть |
| * только в исполнении 'А' |
| ** только в исполнении 'В' и 'С' |
| *** только в исполнении 'D' |
| Длину кабеля для версий 'С' и 'D' указывать отдельно |
Компактные уровнемеры Prosonic T FMU 130/131/230/231/232.
Prosonic T - компактный ультразвуковой уровнемер для бесконтактного непрерывного измерения уровня жидких или групногранулированных сыпучих продуктов.
Семейство Prosonic T включает три преобразователя. FMU 130, 230 - для сыпучих продуктов (с размером частиц более 4 мм) - с диапазоном до 2 м, для жидкостей - с диапазоном до 5 м. FMU 131, 231 - для сыпучих продуктов (с размером частиц более 4 мм) - с диапазоном до 3.5 м, для жидкостей - с диапазоном до 8 м. FMU 232 - для сыпучих продуктов (с размером частиц более 4 мм) - с диапазоном до 7 м, для жидкостей - с диапазоном до 15 м.
Предназначение Prosonic Т предназначены для бесконтактного измерения уровня жидкостей и сыпучих материалов в условиях агрессивных, взрывоопасных сред при значительных перепадах температуры как измеряемой среды, так и окружающего воздуха. Могут быть использованы для вычисления и индикации объема жидкостей и сыпучих материалов в емкостях.
Применение В системах водоподготовки и водоочистки, пищевой, химической, нефтехимической, промышленностях в распределенных системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами, а так же в автономном режиме.
Принцип измерения Основан на определении времени прохождения ультразвукового сигнала.
Конструкция Уровнемер представляет собой программируемое средство измерений и состоит из ультразвукового датчика и электронной части в герметичном корпусе.
Настройка прибора осуществляется соответственно условиям применения, как оперативно с помощью кнопок на самом приборе, так и удаленно в программном режиме через различные интерфейсы цифровой коммуникации.
Монтаж Над поверхностью измеряемой среды в резьбовом отверстии или фланцево для FMU 232, а так же на штативе, оправке.
Ультразвуковые уровнемеры Prosonic Т изготавливаются для конкретных условий применения, под которые выбираются соответствующие опции при заказе, и только после этого прибор поступает в производство. Опции позволяют реализовать нужные технические данные
взрывозащищенное или обычное исполнение, различные виды монтажа: резьбовой, фланцевый, с помощью оправки, специально заказанный, напряжение питания переменное или постоянное и его значение, необходимая цифровая коммуникация.
Особенности ультразвуковых уровнемеров Prosonic Т измерение уровня и расстояния, программное подавление ложного отраженного сигнала, установка времени преобразования измерительного сигнала и задержки от 0 до 255 с (используется для исключения ошибки при кратковременном пенообразовании например) и изменение времени преобразования выходного сигнала, настройка для конкретной области применения: жидкость/ сыпучий материал, быстрое изменение уровня, открытая/ закрытая емкость, загрузка транспортером, и т.п. функция самодиагностики прибора (индикация неисправностей и предупреждений в виде кода ошибок и свечения светодиодов), простота настройки и защита данных цифровым паролем, точность измерений в условиях значительных перепадов температуры обеспечивается благодаря встроенному температурному датчику, прибор относительно дешев так как ультразвуковой датчик и вторичный преобразователь скомпонованы в едином корпусе, настройка прибора выполняется с помощью 4-х кнопок самого прибора или удаленно в программном режиме через различные интерфейсы цифровой коммуникации, и цифровая и графическая индикация измерительной информации и температуры ультразвукового датчика на съемном жидкокристаллическом дисплее или мониторе компьютера или контроллера.
Основные технические характеристики
| Уровнемер Prosonic Т | FMU 130 | FMU 230 | FMU 131 | FMU 231 | FMU 232 |
| наименование характеристики | значение характеристики |
| диапазоны измерений, м жидкость сыпучий материал | 5 | 8 | 15 |
| 2 | 3,5 | 7 |
| Зона нечувствительности, м | 0,25 | 0,4 | 0,6 |
| приведенная погрешность, % | +0,25 |
| рабочая частота, кГц | 70 | 55 | 37 |
| давление измеряемой среды, МПа | 0,3 | 0,25 |
| выходные сигналы и питание | 2-х провод. соединение ток. петля 4...20 мА, 4-х провод. соединение 4...20 мА, 24 В DC; 24, 220 В АС, HART, INTENSOR, PROFIBUS PA |
| материал датчика | PVDF |
| материал корпуса | полистирол (РВТ) |
| темп. окружающего воздуха, °С | -20... +60 |
| температура измеряемой среды, °С | -40...+80 |
| степень защиты | IP 67 |
| монтаж | 1,5' | 2' | 100мм |
| габаритные размеры, мм | 105х112х260 | 158х215 |
| масса, не более, кг | 5 |
Ультразвуковые датчики производства компании « Burket ». Датчики серии Burket 8170/75. Измерение уровня жидкости в контейнере или трубе с использованием неинвазивного метода (непосредственное измерение уровня), а также определение или отсутствия жидкости в герметичной емкости.
Измерение уровня едких или химически активных жидкостей в процессе химического обогащения, когда контейнеры нельзя открывать исходя из соображений безопасности, а характер химиката или процедуры не позволяет использовать внутренний уровнемер.
Измерение слоя нефти, располагающегося на поверхности воды в нефтяных технологических установках. В принципе, можно измерять любой слой жидкости, на поверхности другой жидкости, если они обладают различным акустическим сопротивлением.
Технические характеристики : Диапазон измерения 0…4000 мм Разрешение 3 мм Мертвая зона 30см от основания сенсора Частота импульсов 8 имп /сек Монтажная резьба G 2 или NPT 2 Температура среды -40…+80 Рабочее напряжение 18…32 В Потребляемая мощность 115/230 В/~( Максимальный ток 200мА Условия окружающей среды Температура хранения -20… +60 Отн . влажность воздуха
Рабочая температура -20… +60
Степень защиты – корпус IP 65 Степень защиты – корпус сенсора IP 67 Конструкція Размер ы см. раздел Вес
1 кг Соприкасающиеся со средой материалы Корпус электронного блока Поликарбонат +20 % стекловолокно Материал преобразователя ПВДФ/РОМ Защитная лицевая пленка Полиэстер Нормы Излучение помех Соответствует основной норме En 50081.1 Помехоустойчивость соответствует основной норме EN 50082.2. Необходимо учитывать, что помехи вызванные кабелем 40-80 Мгц могут вызвать падение выходного тока на 10 %. Безопасность Согласно правилам по безопасности для измерительных инструментов для регулирующей и лабораторной техники NF EN 61010-1. Датчики производства « Pepperl+Fuchs » .
Серия 30GM-H3 Расстояния регистрации: - 60 mm ... 500 mm
- 200 mm ... 2000 mm - 500 mm ... 4000 mm - 800 mm ... 6000 mm Корпус из латуни M30 Серия VariKont Расстояния регистрации: - 60 mm ... 500 mm - 300 mm ... 3000 mm со встроенным температурным датчиком VariKont корпус со - сменной головкой, - съемным клеммным разъемом и - стандартными размерами крепления Серия FP Расстояния регистрации: - 800 mm ... 6000 mm со встроенным температурным датчиком FP-корпус с - съемным клеммным разъемом и - стандартными размерами крепления Существует основных принципа действия:
Однонаправленные системы: Передатчик и приемник смонтированы напротив. Если путь сигнала ультразвука прерывается объектом, то выход датчика станет активным.
Преимущество: Высокая дальность действия
Отражательные системы: Передатчик и приемник находятся в одном корпусе.
Ультразвук отражается от ближайшего рефлектора.
Преимущество: Также могут распознаваться неотражающие или только слабо отражающие объекты.
Отличают 2 основных функциональных вида: 
Однонаправленный режим: Передатчик и приемник находятся в одном корпусе.
Ультразвук непосредственно отражается регистрируемым объектом к приемнику.
Преимущества: Простой, компактный сенсор, самый часто используемый принцип.
Двухнаправленный режим: Передатчик и приемник разделены, секторы излучения/приема передатчика/приемника пересекаются.
Преимущества: Трехмерная область регистрации - распознает очень маленькие объекты.
Ультразвуков ы е датчики / излучатели Murata.
Ультразвук давно стал на службу человеку и на сегодняшний день является незаменимым в различных областях человеческой деятельности, таких как медицина, наука, автомобилестроение и многое другое. Давно замечено и изучено природное явление ориентации в пространстве летучих мышей посредством излучения и приема ультразвуковых волн. По этому принципу построены ультразвуковые датчики, работа которых заключается в излучении в пространство ультразвуковых волн и детектировании эхо.
Компанией Murata выпускается свыше 10 различных моделей ультразвуковых датчиков, представляющих собой, как приемники, передатчики, так и объединенные в одном корпусе трансиверы.
Датчики выпускаются двух видов: с открытой конструкцией и
герметичные.
ущерб от залива в Белгородеоценка стоимости дачи в Москвеоценка незавершенного строительства в Калуге
