La medición de nivel ultrasónica es un principio sin contacto y es más adecuada para mediciones de nivel de líquidos calientes, corrosivos y en ebullición.
La medición de nivel ultrasónica proporciona una medición de nivel continua en líquidos y sólidos con sensores de nivel ultrasónicos. Medición de nivel sin contacto y sin mantenimiento de fluidos, pastas, lodos y materiales a granel en polvo o gruesos. La medición no se ve afectada por la constante dieléctrica, la densidad o la humedad. Y tampoco se ve afectado por la acumulación debido al efecto de autolimpieza de los sensores.
Si necesita medir los niveles de líquido, an sensor de nivel ultrasónico es una buena opción.
En el artículo "Sensores de nivel para medición de nivel de tanque“, presentamos una variedad de sensores de nivel que se pueden usar para medir la nivel del tanque. Aquí, presentaremos el sensor de nivel ultrasónico en detalle.
Sensores destacados para medición de nivel ultrasónico:
Características de los sensores de nivel de líquido ultrasónicos
Los sensores ultrasónicos de nivel de líquido son dispositivos de medición de nivel sin contacto. En la medición, el pulso ultrasónico es enviado por el sensor (transductor). La onda sonora es reflejada por la superficie del líquido y recibida por el mismo sensor o receptor ultrasónico. Se convierte en una señal eléctrica mediante un cristal piezoeléctrico o un dispositivo magnetoestrictivo. Es transmitido y recibido por la onda sonora. Se mide el tiempo entre el sensor y la superficie del líquido. Debido a la medición sin contacto, el medio medido es casi ilimitado. Puede ser ampliamente utilizado para medir la altura de varios materiales líquidos y sólidos. Como: nivel de agua, nivel de combustible, nivel de aceite, nivel del tanque de gasolina, etc.
- Método de detección preciso y confiable
- La tecnología de sensor de nivel ultrasónico es ideal para fluidos difíciles donde no se desea el contacto con los medios
- Un transmisor ultrasónico de nivel de líquido tiene el tamaño y el precio ideales para la mayoría de las aplicaciones
- Fácil de instalar, simple de usar
- No hay partes móviles
- Señal compensada por temperatura para mejorar la precisión
- Cara del sensor autolimpiante
- No se ve afectado por el color, la forma o la composición física del material de destino
- Calibrado en banco o en campo a través de comunicaciones con una PC o un botón en el sensor
- Medición sin contacto, alto rendimiento, bajo costo, libre de mantenimiento, alta precisión, larga vida;
- Tecnología de procesamiento de señal inteligente, el instrumento se adapta a diversas condiciones de trabajo;
- Sistema de dos hilos, sistema de tres hilos, sistema aislado de cuatro hilos
- Fuente de alimentación de 24 V CC, 220 V CA opcional
- Protección contra sobretensión, sobrecorriente, rayos
- Aislamiento fotoeléctrico Salida de corriente de 4-20 mA
Lectura extendida: Cómo medir el volumen de líquido
Ventajas del transmisor de nivel ultrasónico
- Sin contacto con los medios para el tipo de montaje vertical, por lo que la flexibilidad para su uso en diferentes medios corrosivos, fluidos espesos, lodos, aguas residuales
- El transmisor de nivel ultrasónico no tiene partes móviles. Y puede medir el nivel sin hacer contacto físico con el objeto.
- Compatibilidad con fluidos a alta temperatura para tipos montados verticalmente, ya que ningún componente sensible entra en contacto con el fluido
- Alta precisión debido a la onda de pulso de alta frecuencia y la medición precisa del tiempo de tránsito
- La precisión de la lectura no se ve afectada incluso después de cambios en la composición química o la constante dieléctrica de los materiales en los fluidos del proceso.
- Opera con fluidos conductores o no conductores
- El recipiente presurizado sellado no afectará el rendimiento
- Distancia de bloqueo más corta que el radar
- Útil para medir niveles en tanques con productos químicos corrosivos, en ebullición y peligrosos.
Desventajas del transmisor de nivel ultrasónico
- La formación de espuma, las salpicaduras, el vapor y la humedad pueden afectar el rendimiento de la medición
- Alto costo en comparación con otras tecnologías.
- La distancia mínima de bloqueo limita el funcionamiento cuando se encuentra cerca del nivel del líquido
- Se requiere compensación de temperatura para compensar la variación de la velocidad del sonido con la temperatura del aire
- Las ondas sonoras no se pueden transmitir a través del vacío.
- Alcance más corto que el radar.
- No es tan conveniente si la profundidad del tanque es alta o si el eco se absorbe o se dispersa.
- El objeto no debe ser del tipo absorbente de sonido.
- Tampoco es adecuado para tanques con demasiado humo o humedad de alta densidad.
Más información sobre La diferencia entre el sensor de profundidad ultrasónico y el sensor de nivel ultrasónico.
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¿Cuál es el principio de la medición de nivel ultrasónico?
Las ondas ultrasónicas detectan un objeto de la misma manera que lo hace el radar. El ultrasonido usa ondas de sonido y el radar usa ondas de radio. Cuando la señal del pulso ultrasónico se dirige hacia un objeto, el objeto la refleja y el eco regresa al remitente.
Se calcula el tiempo recorrido por el pulso ultrasónico y se encuentra la distancia del objeto.
Los murciélagos utilizan un método bien conocido para medir la distancia mientras viajan.
El principio de medición de nivel ultrasónico también se utiliza para averiguar las posiciones de los peces en el océano, localizar submarinos por debajo del nivel del agua, también la posición de un buceador en el mar.
Nos referiremos a la figura 1 y haremos un esfuerzo por comprender los aspectos técnicos de la transmisor de nivel ultrasónico.
Un transmisor de nivel ultrasónico se fija en la parte superior de un tanque medio lleno de líquido.
El nivel de referencia para todas las mediciones es el fondo del tanque.
El nivel a detectar está marcado como “C”, y “B” es la distancia del sensor ultrasónico desde el nivel del líquido.
Las señales de pulsos ultrasónicos se transmiten desde el transmisor y se reflejan de vuelta al sensor.
Se calcula el tiempo de viaje del pulso ultrasónico desde el sensor hasta el objetivo y viceversa.
El nivel “C” se puede encontrar multiplicando la mitad de este tiempo por la velocidad del sonido en el aire.
La unidades de medida El resultado final puede ser centímetros, pies, pulgadas, etc.
Nivel = Velocidad del sonido en el aire x Retardo de tiempo / 2
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Problemas prácticos de diseño del sistema del transmisor de nivel ultrasónico:
El principio de medición anterior parece bastante sencillo y verdadero solo en teoría.
En la práctica, existen algunas dificultades técnicas que deben ser atendidas para obtener el nivel correcto de lectura.
- La velocidad del sonido cambia debido a la variación de la temperatura del aire.
- Se utiliza un sensor de temperatura integrado para compensar los cambios en la velocidad del sonido debido a las variaciones de temperatura.
- Hay algunos ecos de interferencia desarrollados por los bordes, juntas soldadas, etc.
- De esto se encarga el software del transmisor y se denomina supresión de eco de interferencia.
- La calibración del transmisor es crucial.
- La precisión de la medición depende de la precisión de la calibración.
- La distancia en vacío "A" y el rango de medición "D" deben determinarse correctamente para incluirlos en la calibración del transmisor.
- Las características transitorias del sensor desarrollarán una distancia de bloqueo como se muestra en la Fig-1. El tramo “D” nunca debe extenderse hasta la distancia de bloqueo.
La estructura básica de un transductor ultrasónico:
Un sensor ultrasónico es el corazón del instrumento transmisor de nivel ultrasónico.
Este sensor traducirá la energía eléctrica en ondas de ultrasonido.
Los cristales piezoeléctricos se utilizan para este proceso de conversión.
Los cristales piezoeléctricos oscilarán a altas frecuencias cuando se les aplique energía eléctrica.
Lo contrario también es cierto.
Estos cristales piezoeléctricos generarán señales eléctricas al recibir ultrasonido.
Estos sensores son capaces de enviar ultrasonido a un objeto y recibir el eco desarrollado por el objeto.
El eco se convierte en energía eléctrica para su posterior procesamiento por parte del circuito de control.
Lectura extendida: Sensor de nivel de productos químicos líquidos corrosivos GWR
Diagrama de bloques funcional de un transmisor de nivel ultrasónico típico:
Nos referiremos al diagrama de bloques funcional de la figura 3 para aclarar las estructuras físicas de un transmisor de nivel ultrasónico.
Basado en un microcontrolador Circuito de control supervisa todas las actividades del transmisor de nivel ultrasónico.
Hay dos Circuitos de transmisión de pulsos, uno para pulso emisor y otro para pulso receptor.
El pulso generado por el pulso del transmisor se convierte en pulsos de ultrasonido, por el Sensor ultrasónico(Transmisor) y dirigido hacia el objeto.
Este pulso de ultrasonido se refleja como un pulso de eco al sensor ultrasónico (receptor). El receptor convierte este pulso ultrasónico en un pulso de señal eléctrica a través del generador de pulsos.
El contador mide el tiempo transcurrido o el tiempo de reflexión. Este tiempo transcurrido tiene relación con el nivel a medir. Este tiempo transcurrido se convierte en nivel por el circuito de control. Hay un Circuito generador de temporización que se utiliza para sincronizar todas las funciones, en el sistema de medición de nivel ultrasónico.
El nivel finalmente se convierte en una señal de 4-20 mA. 4mA es el nivel del 0% y 20mA es el nivel del 100% (ver Fig-1).
Esta señal de salida de 4-20 mA que transporta los datos de nivel puede transmitirse a larga distancia a los instrumentos de control de procesos.
Aplicaciones comunes para sensores ultrasónicos de nivel de líquido
Los sensores ultrasónicos de nivel de líquido se utilizan para el nivel de líquido, el nivel de material sólido, el cuerpo del tanque y el flujo de canal abierto. Su rendimiento es muy bueno. Los sensores de nivel ultrasónicos también son ideales para aplicaciones en las que se requiere una medición de nivel continua.
La aplicación más popular de sensores de nivel ultrasónicos es para medir el nivel de líquido en tanques, pozos, fosas o lagos. Si el recipiente es lineal, es fácil extrapolar la medida del volumen. En un contenedor no lineal, generalmente se usa una tabla de flejado para ajustar la lectura a un cierto volumen a medida que el nivel aumenta y disminuye. La mayoría de nuestros ultrasonidos están diseñados específicamente para la medición de nivel. Encuentre el sensor adecuado para usted. Dado que los sensores ultrasónicos funcionan sin necesidad de tocar el medio, son ideales para líquidos difíciles o corrosivos. Tales como ácidos, aguas residuales y otros.
Lea más sobre: Sensores de nivel ultrasónicos para aplicaciones de líquidos
Medios típicos:
- ácidos
- Aguas residuales
- Tintas y Pinturas
- lechadas
- Bebidas y alimentos
- Productos químicos de proceso de semiconductores
- Aceites y Destilados de Petróleo
Otra aplicación muy popular de los sensores ultrasónicos es la detección de nivel sólido. El truco consiste en usar un sensor con el doble de la distancia requerida. Esto le brinda una señal más fuerte, que a su vez proporciona un mejor eco para las mediciones del sensor. También es posible que deba inclinar la montura del sensor para que quede perpendicular al ángulo de reposo.
Medir sólidos siempre ha sido difícil. Pero el ultrasonido seguirá siendo la principal condición para la medición continua sin contacto.
Los canales abiertos son el principal medio de transporte, filtrado y medición del agua. Flujo de canal abierto El monitoreo se utiliza en plantas de tratamiento de agua, monitoreo ambiental y canales de riego. Los sensores ultrasónicos son una excelente opción para el flujo de canal abierto.
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Medición de nivel de líquido con sensores ultrasónicos
Sensor de nivel del tanque
El sensor de nivel del tanque es un nivel sensor utilizado para medir el nivel del tanque. El nivel de líquido es el nivel del líquido en un recipiente sellado (como un tanque de agua) o un recipiente abierto (tanque de agua). El instrumento que mide el nivel de líquido se denomina sensor de nivel de líquido, indicador de nivel de líquido o transmisor de nivel de líquido. El sensor de nivel de líquido es un tipo de instrumento de nivel. Hidrostático, ultrasónico, magnetoestrictivo, radar, presión diferencial son opciones comunes para la medición del nivel del tanque. Los sensores de nivel de líquido existen desde hace décadas para la detección de fugas o la medición de nivel. Los medios medidos comunes son: agua, combustible, diesel, gasolina, diesel, gas licuado, amoníaco líquido, etc.
Aguas residuales con sensor de nivel ultrasónico
La El indicador de nivel ultrasónico es ampliamente utilizado en agua. Proyectos de medición de medidores de nivel en: Plantas de agua. Plantas de tratamiento de aguas residuales. Plantas de reactivos químicos. Fábricas de tintes. Plantas de celulosa y otras fábricas. y es uno de los principales métodos de medición de nivel en la industria moderna de automatización inteligente. La tecnología ultrasónica se ha utilizado en la industria de las aguas residuales durante más de 30 años por su rendimiento de alto costo. Los indicadores de nivel se utilizan ampliamente en plantas de tratamiento de aguas residuales industriales y plantas de tratamiento de aguas residuales municipales. Los medidores de nivel ultrasónicos tienen la mayoría de las aplicaciones, pero su instalación y medición están limitadas por el espacio.
Además, dado que el tiempo de propagación de las ondas sonoras se ve afectado por la temperatura, el sensor ultrasónico debe estar equipado con un sensor de temperatura. Los medidores de nivel ultrasónicos son más precisos cuando se usan en interiores o en niveles de agua subterránea.
En el exterior, el sensor ultrasónico genera calor debido a la luz solar. Esto dará lugar a una compensación inexacta del tiempo de propagación de las ondas sonoras, lo que provocará errores de medición. En las plantas químicas, hay muchos gases de alta concentración sobre líquidos químicos, lo que también cambiará el tiempo de propagación de las ondas sonoras e incluso absorberá las ondas sonoras. La distancia más corta que puede medir un sensor ultrasónico suele ser de 10 a 50 cm. Al instalar, tenga en cuenta la "zona ciega" que no se puede medir.
Lectura extendida: Sensor de nivel de líquido por radar|Líquidos corrosivos, vapor y volátiles
Sensor de nivel ultrasónico para sólidos
La medición del nivel de líquido y del material es un problema que se encuentra a menudo en la industria. La tecnología de posicionamiento ultrasónico tiene muchas ventajas. No solo puede ubicar y ubicar continuamente, sino que también proporciona convenientemente las señales requeridas por telemetría o control remoto. En comparación con la tecnología de posicionamiento radiactivo, la tecnología ultrasónica no requiere protección. En comparación con la tecnología de alcance láser, tiene las ventajas de la simplicidad y la economía. Al mismo tiempo, la tecnología ultrasónica generalmente no requiere partes móviles, por lo que su instalación y mantenimiento son relativamente convenientes. .El medidor de nivel ultrasónico se puede utilizar ampliamente en: Petróleo, minería, centrales eléctricas. Plantas químicas, plantas de tratamiento de agua. Estaciones de tratamiento de aguas residuales. Agua agrícola. Monitoreo ambiental. Alimentos (industria del vino, industria de bebidas, aditivos, aceite comestible, productos lácteos). Resistencia a inundaciones Control de inundaciones, monitoreo hidrológico. Canales abiertos, posicionamiento espacial y muchas otras industrias. Hay dos métodos de instalación principales para los medidores de nivel ultrasónicos, uno es la instalación superior y el otro es la instalación inferior. El indicador de nivel ultrasónico también utiliza guía de sonido líquido. La sonda ultrasónica se instala fuera del fondo del tanque. El líquido de medición se transmite a la superficie del líquido y luego se refleja de regreso a la sonda. El tiempo de propagación es directamente proporcional al nivel del líquido.
Preguntas comunes para aplicaciones de medición de nivel:
Sino-Inst ofrece una variedad de soluciones de medición de nivel de tanque. Si tiene alguna pregunta, comuníquese con nuestros ingenieros de ventas. CONTÁCTANOS
Los sensores de nivel de tanque de Sino-Inst manejan fácilmente estos líquidos. Construcción robusta. Materiales resistentes a la corrosión. Un amplio rango operativo ambiental y una clasificación de ingreso IP68 a prueba de líquidos los hacen ideales para uso en interiores y exteriores. Incluso en entornos de agua salada y sulfuro de hidrógeno (H2S).
Los productos se ofrecen en una variedad de rangos de distancia para adaptarse a los tanques. Desde 6 pulgadas (15 cm) hasta 50 pies (15.2 m), con varios hilos de montaje y accesorios disponibles.
Los medidores de nivel ultrasónicos funcionan bien al aire libre. Pero también necesitamos proteger el indicador de nivel ultrasónico.
Requisitos exteriores del indicador de nivel ultrasónico:
1. Se recomienda instalar un parasol para prolongar la vida útil del medidor.
2. Las tuberías de protección de alambres y cables deben sellarse para evitar la acumulación de agua.
3. Aunque el instrumento tiene su propio dispositivo de protección contra rayos, se recomienda instalar un dispositivo especial de protección contra rayos en la entrada y salida del instrumento cuando el instrumento se utiliza en un área resistente a los rayos.
4. El instrumento se usa en lugares particularmente cálidos y fríos, es decir, cuando la temperatura ambiente puede exceder los requisitos de trabajo del instrumento, se recomienda agregar dispositivos de alta y baja temperatura alrededor del indicador de nivel.
Sí, Sino-Inst ofrece sensores de nivel ultrasónicos a prueba de explosiones para ubicaciones peligrosas.
El indicador de nivel ultrasónico a prueba de explosiones tiene compensación de temperatura incorporada, potencia autoadaptativa. Y puede tener tecnología de procesamiento de señales, lo que mejora la precisión de medición del instrumento. Tiene una función de supresión obvia para el eco de interferencia. El indicador de nivel ultrasónico a prueba de explosiones utiliza una carcasa de fundición a presión de aleación de metal y aluminio. Que tiene una apariencia hermosa y una buena capacidad de protección. El instrumento utiliza una fuente de alimentación aislada industrial. Y todas las líneas de entrada y salida tienen circuitos de protección contra rayos, sobrevoltaje y sobrecorriente. El medidor de nivel ultrasónico a prueba de explosiones es adecuado para medir lodo o aguas residuales corrosivas, ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, hidróxido y otros medios corrosivos. El indicador de nivel ultrasónico se puede aplicar a tanques de proceso, tanques diarios, piscinas, etc. El medidor de posición se utiliza principalmente en campos petroleros, químicos, energéticos, metalúrgicos y otras industrias.
El sensor de nivel ultrasónico es un instrumento de nivel digital controlado por un microprocesador. En la medición, la onda ultrasónica pulsada es enviada por el sensor (transductor). Y la onda de sonido es reflejada por la superficie del objeto y recibida por el mismo sensor, que se convierte en una señal eléctrica. La distancia entre el sensor y el objeto medido se calcula a partir del tiempo entre la transmisión y la recepción de la onda sonora. Debido a la medición sin contacto, el medio medido es casi ilimitado. Y puede ser ampliamente utilizado para medir la altura de varios materiales líquidos y sólidos.
Por supuesto. Los sensores ultrasónicos de nivel de líquido pueden detectar agua nivel. Como aguas residuales, en tanque, en río.
Sino-instrumento ofrece más de 10 transmisores de nivel para la medición de nivel.
Alrededor del 50% de estos son líquidos medidores de nivel,
40% es el sensor de nivel del tanque.
Una amplia variedad de opciones de medidores de nivel están disponibles para usted,
como muestras gratuitas, muestras pagadas.
Sino-Instrument es un proveedor y fabricante mundialmente reconocido de instrumentación de medición de nivel, ubicado en China.
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Wu Peng, nacido en 1980, es un ingeniero muy respetado y exitoso con una amplia experiencia en el campo de la automatización. Con más de 20 años de experiencia en la industria, Wu ha realizado importantes contribuciones tanto a proyectos académicos como de ingeniería.
A lo largo de su carrera, Wu Peng ha participado en numerosos proyectos de ingeniería nacionales e internacionales. Algunos de sus proyectos más destacados incluyen el desarrollo de un sistema de control inteligente para refinerías de petróleo, el diseño de un sistema de control distribuido de última generación para plantas petroquímicas y la optimización de algoritmos de control para gasoductos de gas natural.