Clustiau Diwydiannol: Sut mae uwchsain yn 'clywed' newidiadau yn lefel hylif

Clustiau diwydiannol: sut mae uwchsain yn "clywed" yn newid yn lefel hylif

Gadewch i ni siarad am beth yw tonnau ultrasonic. Mae'r ystod amledd o synau y gallwn eu clywed oddeutu rhwng 20 hertz ac 20, 000 hertz. Fodd bynnag, mae amlder tonnau ultrasonic yn llawer uwch, yn nodweddiadol yn amrywio o 20 cilohertz i 100 megahertz. Felly, ni all ein clustiau ganfod tonnau ultrasonic. Mewn gwirionedd, mae tonnau ultrasonic yn fath o don fecanyddol. Gallant luosogi mewn cyfryngau elastig ac, oherwydd eu amledd uchel a'u tonfedd fer, mae ganddynt gyfeiriadedd cryf, egni sylweddol, a phŵer treiddgar cryf yn ystod lluosogi.

Croeso i'r Labordy Mesur a Rheoli Solidat. Fi yw eich rheolwr mesur a rheoli offer ac offer. Heddiw, gadewch i ni siarad am gymhwyso tonnau ultrasonic wrth fesur lefel.

O ran hanes uwchsain, gellir ei olrhain yn ôl i 1793. Bryd hynny, darganfu gwyddonydd o'r Eidal, Spallanzani, trwy arbrofion bod ystlumod yn defnyddio tonnau ultrasonic i synhwyro eu hamgylchedd, gan ddadorchuddio dirgelwch uwchsain. Yn ddiweddarach, gyda datblygiad technoleg, roedd uwchsain yn cael ei gymhwyso'n helaeth mewn meysydd fel canfod, mesur a meddygaeth. Mewn cynhyrchu diwydiannol, mae mesur lefel yn arbennig o bwysig. Mae mesur lefel yn cyfeirio at fesur uchder deunyddiau mewn cynwysyddion neu ofodau, megis hylifau a solidau gronynnog. Trwy fesur lefel, gallwn wybod faint o ddeunydd sydd yn y cynhwysydd, a thrwy hynny sicrhau'r cydbwysedd materol yn y broses gynhyrchu. Os gellir rheoli'r lefel yn fanwl gywir, gall hefyd sicrhau allbwn ac ansawdd y cynhyrchion, yn ogystal â sicrhau eu bod yn cael eu cynhyrchu'n ddiogel. Felly, sut mae uwchsain yn cael ei ddefnyddio wrth fesur lefel?

Yn syml, ychydig iawn o wanhau sydd gan donnau ultrasonic mewn hylifau a solidau, ac mae ganddynt allu treiddgar hynod gryf. Yn enwedig mewn solidau afloyw i olau, gallant dreiddio pellter o sawl metr o fetrau. Ar ben hynny, mae gan donnau ultrasonic gyfeiriadedd cryf a gellir eu hallyrru'n gyfeiriadol. Yn ystod y mesuriad, mae'r synhwyrydd yn allyrru tonnau ultrasonic. Pan fydd y tonnau'n dod ar draws wyneb y deunydd, byddant yn myfyrio'n ôl. Ar ôl i'r synhwyrydd dderbyn y don a adlewyrchir, gall bennu'r pellter trwy gyfrifo'r gwahaniaeth amser, a thrwy hynny gael uchder lefel yr hylif. Nid yw'r broses fesur gyfan yn gofyn am gyswllt uniongyrchol â'r cyfrwng mesuredig, felly mae'n addas iawn ar gyfer amgylcheddau cyrydol ac erydol ac fe'i defnyddir yn helaeth mewn diwydiannau fel peirianneg gemegol, petroliwm, bwyd, fferyllol, ac amddiffyn yr amgylchedd.

Nesaf, gadewch i ni edrych ar egwyddor weithredol y mesurydd lefel ultrasonic. A siarad yn gyffredinol, mae mesurydd lefel ultrasonic yn cynnwys transducer, uned prosesu signal, a modiwl arddangos neu allbwn. Mae'r camau mesur penodol fel a ganlyn:

1. ** Allyriadau Ultrasonic **: Mae'r metr lefel ultrasonic yn allyrru corbys ultrasonic ar gyflymder sefydlog tuag at arwyneb y deunydd targed trwy'r stiliwr, er enghraifft, bum gwaith bob dwy eiliad.
2. ** Lluosogi Ultrasonic **: Mae tonnau ultrasonic yn lluosogi ar gyflymder penodol yn yr awyr. Pan fyddant yn dod ar draws yr arwyneb materol, bydd rhai ohonynt yn cael eu hadlewyrchu yn ôl i ffurfio adlais. Mae dwyster ac amser dychwelyd yr adlais yn gysylltiedig â nodweddion yr arwyneb targed.
3. ** Derbyniad tonnau myfyrio **: Mae'r stiliwr yn derbyn y signalau tonnau ultrasonic a adlewyrchir o'r wyneb deunydd ac yn eu troi'n signalau trydanol. Ar yr un pryd, mae'n mesur yr amser y mae'n ei gymryd i'r pwls ultrasonic deithio.
4. ** Cyfrifo Lefel **: Trwy fesur amser lluosogi'r pwls ultrasonic, cyfrifwch y gwahaniaeth amser o allyriadau i'r dderbynfa, ac yna defnyddiwch y fformiwla i gyfrifo'r pellter o'r synhwyrydd i'r wyneb deunydd. Y fformiwla yw: D=V × ΔT ÷ 2, lle mai V yw cyflymder sain yn y cyfrwng, ΔT yw'r gwahaniaeth amser o allyriad y don ultrasonic i dderbyn yr adlais, a D yw'r pellter o'r synhwyrydd i'r wyneb deunydd. Yn ogystal, gan fod siâp geometrig ac paramedrau uchder y cynhwysydd yn hysbys, gellir cyfrifo'r uchder lefel gan ddefnyddio'r fformiwla l=e - d, lle l yw'r uchder lefel fesur, e yw'r pellter o'r sylfaen gosod synhwyrydd i waelod y cynhwysydd (sef y tanc gwag neu uchder y tanc).

Fodd bynnag, mae rhai pwyntiau i'w nodi mewn cymwysiadau ymarferol. Yn gyntaf, mae cyflymder y sain yn cael ei effeithio gan yr amodau canolig ac amgylcheddol, megis tymheredd, pwysau, lleithder, ac ati. Er enghraifft, mewn aer, am bob cynnydd o 1 gradd yn y tymheredd, bydd cyflymder y sain yn cynyddu oddeutu 0. 6 metr yr eiliad. Felly, mewn mesuriadau gwirioneddol, mae synwyryddion tymheredd fel arfer yn cael eu gosod ar gyfer iawndal tymheredd i sicrhau cywirdeb mesur. Yn ail, efallai na fydd tonnau ultrasonic yn gallu lluosogi mewn gwagle neu o dan amodau pwysau eithafol, felly mae angen ystyried yr amgylchedd cymwys yn ofalus hefyd.

Yn ogystal, mae safle gosod a chyfeiriadedd y synhwyrydd ultrasonic hefyd yn bwysig iawn. Dylai'r synhwyrydd gael ei alinio ag arwyneb y deunydd mesuredig, a dylid osgoi rhwystrau cymaint â phosibl i atal ymyrraeth â'r adleisiau. Os oes stirwr neu strwythurau eraill y tu mewn i'r cynhwysydd, gellir cynhyrchu adleisiau ffug. Ar yr adeg hon, mae angen defnyddio technoleg prosesu signal i nodi'r adleisiau cywir. Ar ben hynny, gall llwch, stêm neu ewyn yn yr awyr hefyd effeithio ar luosogi ac adlewyrchu tonnau ultrasonic. Mewn achosion o'r fath, efallai y bydd angen cymryd mesurau eraill i ddelio â'r ymyrraeth.

Yn olaf, mae un mân fanylion y mae angen sylw arno: mae gan y mesurydd lefel ultrasonic bellter penodol ger y stiliwr na ellir ei fesur. Mae hyn oherwydd bod gan y pwls ultrasonic a allyrrir led amser penodol, a bydd y synhwyrydd yn dal i gael dirgryniadau gweddilliol ar ôl allyrru'r don ultrasonic. Yn ystod y cyfnod hwn, ni ellir canfod yr adlais a adlewyrchir. Gelwir y pellter hwn yn barth dall. Felly, yn gyffredinol ni ddylai rhan uchaf y deunydd mesuredig fynd i mewn i barth dall y synhwyrydd.