Ультразвуковой датчик уровня

Пояснительнаязаписка1. Введение2. Назначение иобласть применения разработанного прибора3. Техническиехарактеристики4. Описание иобоснование выбранной конструкции5. Расчёты которыеподтверждают работоспособность5. 1. 5. 2. Разработка и расчет схемы включения измерительного5. 3. Расчет основныхметрологических характеристик6. 1. Введение20КГц),ультразвуком. Вот 100КГц до 50МГц. , контейнерах, баках. Д: 0... 1200 мм. 1 %. 2. Назначение иобласть применения разработанного прибораметода (непосредственное измерение уровня), а также определение или отсутствияжидкости в герметичной емкости.

впроцессе химического обогащения, когда контейнеры нельзя открывать исходя изсоображений безопасности, а характер химиката или процедуры не позволяетиспользовать внутренний уровнемер. Измерение слоя нефти,располагающегося на поверхности воды в нефтяных технологических установках. Впринципе, можно измерять любой слой жидкости, на поверхности другой жидкости,если они обладают различным акустическим сопротивлением.

3. влажностьвоздухасм. раздел50081. 150082. 2. Необходимо учитывать,на10 %. 61010-1. Выходные сигналы0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА. Потребляемая мощность, не более 6 ВтДопустимый токкоммутации реле, не более. влажностьвоздуха4. Описание иобоснование выбранной конструкцииБесконтактныйдатчик уровня состоит из ультразвукового сенсора и электронного модуля спреобразователем сигнала и индикацией. Датчик устанавливается вертикально ксреде измерения. Минимальное расстояние между сенсором и измеряемойповерхностью должно составлять минимум 30 см. Ультразвуковойдатчик уровня производит 8 импульсов в секунду,посылаются с нижней поверхности прибора. Когдаимпульсы покидают прибор, они расширяются под углом2)или при помощи любого аналогичного.

Сенсор генерирует иизлучает 8 ультразвуковых волн в секунду. При их распространении в воздухе онилишь немного ослабевают. При попадании на поверхность жидкости или твердуюповерхность они отражаются и принимаются обратно сенсором. В зависимости отвремени с момента излучения до момента приема сенсором обратного лучаэлектроника производит расчет между основанием сенсора и средой, используя приэтом прогрессивные методы обработки сигнала, включая температурную компенсациюи подавление нежелательных помех, возникающих на пути до измеряемой поверхностидля достижения правильного и точного измерения. 5. Расчёты которыеподтверждают работоспособность конструкции5. 1. Упругие волныхарактеризуются скоростью распространения С, длиной волныПроизведем расчеты для волн которые распространяются втрансформаторном масле. Скорость волны в этой среде С=1400мм/с, а частота. , на которой ведётсяконтроль:оценочная длина волны.

- скорость волны втопливе. Рассмотрим процесс прохождения короткогоимпульса ультразвуковых колебаний в среде. служит одновременно излучателем и приемником ультразвука. Приизлучении зондирующего импульса в среде возникает ультразвуковое полеизлучения, которое имеет вполне определенные пространственные границы ираспределение звукового давления внутри пучка. Вблизи от излучателя на участке,называемом ближней зоной, ультразвуковой пучок почти не расходится и имеетцилиндрическую форму. ПротяженностьС Скорость распространения ультразвуковойволны. =1. 48)в сталь (=45. 41)составляет -9. 13; Этотак же справедливо и при прохождении сигнала из стали в воду. Из этой формулы видно чточем выше собственная частота, тем тоньше должна быть пластина. При колебаниях счастотой, большей основной собственной частоты, вмогут возбудится свободные колебания на высших гармониках, кратных основнойчастоте.

со средой, кудаизлучается УЗ. - волновыесопротивления сред, контактирующих с пластиной без промежуточных слоев. учета промежуточногоослабления Уз в результате затухания и расхождения лучей. электрическиенапряжения. 5. 2. Разработка и расчет схемы включения измерительного преобразователя6-следящее устройство, двигающее электронный луч;13-блок питания.

Отимпульсного генератора 1 на пластину 2 подаются кратковременные импульсы переменногонапряжения. В пластине возбуждаются колебания ультразвуковой частоты 3, которыепередаются в исследуемое изделие, Такой же импульс подается на усилитель 5, ина следящее устройство 6, заставляющее электронный луч в электронно-лучевойтрубке 7 передвигаться слева направо по горизонтали, Луч прочерчиваетсветящуюся линию, появляется светящийся всплеск 8-начальный импульс.

Приотсутствии дефекта в изделии ультразвуковой пучок 3 пройдет до противоположнойповерхности, отразится от нее, попадет на приемную пластину 9, заставляя ееколебаться. На пластинке 9 возникает разность потенциалов, которая усиливается;сигнал поступает на электронно-лучевую трубку, на правой стороне экранапоявится всплеск, называемый данным импульсом 10 (отраженный от дна изделия). Еслиесть дефект, то пучок отразится от него раньше, чем от дна и раньше попадет наприемную пластинку и на экране появится импульс 12, указывающий на дефект, Порасстоянию между импульсами можно определить глубину залегания дефекта.

Длительностьзондирующего импульса с учетом лучевой разрешающей способности, которая должнабыть не хуже двойного минимального размера дефекта, составляет:Рисунок2. -Генератор зондирующих импульсов. 0. Постоянная заряда должна быть по крайней мере в три раза периодазондирования. От величины Е зависит энергия зондирующего импульса. Наиболееоптимальная величина ёмкости зарядного конденсатора 10-100нФ. =0. 33Сучетом возможного увеличения частоты зондирования величину резистора можновыбрать в пределах 100 кОм. Принимаем=100 кОм.

Разрядконденсатора С5 контур преобразователя. Время разряда не должно превышать половинупериода рабочей частоты, т. е. Преобразователь(рис. 3) включает в себя6, демпфер3,призму 5 с протектором 4,которые собираются в корпусе. соединения подводятся через разъём 2. Рис. 3. Схема конструкции преобразователя. преобразователь приклеивается к демпферу с одной стороны и к призме с другойстороны. К призме со стороны объекта приклеивается протектор. Призма спротекторами вставляется в стальной корпус цилиндрической формы иприклеиваетсяпо торцу протекторами к корпусу. Затем через верхнее отверстие в корпусзаливается затвердевающий состав на базе эпоксидной смолы. Перед заливкой черезверхнее отверстие в корпусе электрические провода от электродов.

Окончательная заливка, закрепляющая проводав корпусе, осуществляется в последнюю очередь. Вкачестве затвердевающей массы используется К-153. Демпфер изготавливается изэпоксидной смолы с наполнением из вольфрамового порошка. Клейка всех деталейпроизводится эпоксидным клеем. 5. 3.

Расчет основныхметрологических характеристик1) Изменение уровнясигнала. В процессе контроля амплитуда электрических импульсов меняется. 2) Изменение длительностипереднего фронта эхоимпульса. Погрешность возникает в связи с тем, чтозатухание в акустическом тракте зависит от частоты. 3) Погрешностьиндикаторного устройства. По условию погрешность составляет не более 1. 4) Ошибка настройкиизмерения. Ошибка при калибровке прибора вызывает систематическую погрешностьпри последующих измерениях. = 0. 35;6. Описание организации работ с использованием разработанного прибораДатчик уровня разработан для измеренияуровня в жидкостях.

Датчик уровня устанавливается вертикально к средеизмерения. Минимальное расстояние между измеряемой поверхностью и сенсоромдолжно составлять 30 см. Резервуар следует проверить на возможные препятствиякоторыевозникнуть на пути рассеивания луча. Могут возникнуть следующие препятствия: приточный трубопровод (потоки); боковыестенки и ребра жесткости резервуара. Ультразвуковой датчик уровня производит 8импульсов в секунду, которые посылаются с нижней поверхности прибора. Когдаимпульсы покидают прибор, они расширяются под угломдо тех пор пока несоприкоснутся с измеряемой поверхностью.

Сенсор генерирует 8 ультразвуковыхволн в секунду. При их распространении в воздухе они лишь немного ослабевают. При попадании на поверхность жидкости или твердую поверхность они отражаются ипринимаются обратно сенсором. В зависимости от времени с момента излучения домомента приема сенсором обратного луча электроника производит расчет междуоснованием сенсора и средой, используя при этом прогрессивные методы обработки.