E+H超声波液位测量.pps
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1、超声波物位计基础,内容介绍,测量原理 超声波物位计的型号及参数 现场安装注意事项 应用举例,要求掌握的内容 超声波物位计的测量原理 产品的型号,及相应的特点与区别 主要的应用场合 根据实际的工况进行选型,ToF 基础,超声波物位计,超声波物位计,ToF 基础,测量原理,测量原理,ToF 基础,超声波基础,超声波是频率超出人耳听觉的上限(约20kHz)的声波,是一种听不到的声波。 在19世纪末,科学家就已经开始对超声波进行研究了。 早在1794年,意大利的生物学家 Lazzaro Spallanzani 就已经发现蝙蝠是利用一种听不见的声波来在黑暗中定位的。,ToF 基础,超声波基础,1914年
2、,Canadian Reginald Fessenden 在美国发明了最早的声纳。 1942年,奥地利医生杜西克首次利用超声波原理来进行脑部扫描。 直到20世纪80年代,超声波原理才开始在工业上用于对物位的测量。,ToF 基础,超声波基础,超声波物位测量所利用的两个主要性质:,超声波在介质中的传播,超声波在界面上的反射,ToF 基础,超声波的传播,超声波的传播依赖于介质的存在 气体、液体或固体 不同介质中的传播速度不同 气体 液体 固体 超声波在理想气体中的传播速度只受到温度的影响 现实中,声速也会受到气压的影响,ToF 基础,超声波的传播能量的损耗,超声波传播时会因介质产生损耗。距离越长,能
3、量越小。 空气中存在粉尘颗粒、小液滴时,一部分能量被散射。 超声波具有一定的波束角,传播距离越远,单位面积上的能量越小,距 离,ToF 基础,超声波的反射,当超声波遇到界面时会发生反射 声阻抗: 声阻抗主要与介质的密度有关 声波在密度不同的界面上发生反射 两种介质的密度差( )越大,反射越强,ToF 基础,超声波的反射,常见介质的密度 当在空气中传播的超声波遇到液体或固体的表面时,由于密度差别很大,声波几乎全部被反射回去,空气: 1.23 kg/m3,ToF 基础,超声波的产生和接收压电效应,最早由皮埃尔居里和雅克居里兄弟发现 压电效应:某些物质在受到压力产生变形的时候,其表面上会产生积聚的电
4、荷 逆压电效应:在压电材料表面施加电压,压电材料会产生机械形变,ToF 基础,超声波的产生和接收,压电晶体:PZT(铅锆钛陶瓷),ToF 基础,超声波探头结构,压电晶体,压电晶体基底,传感器外壳; 将传感器整体封装,无需密封,将膜片振动与外界隔离,声抗耦合材料,ToF 基础,超声波探头的盲区,同一块压电晶体既负责超声波的发射,也负责接收 因此,在发射状态与接收状态之间,需要一段时间使得压电晶体从振荡状态恢复到静止状态,然后才能开始接收反射的超声波信号 根据ToF的原理,这段时间代表了空间的一段距离,即盲区 在盲区内,超声波物位计是不能进行测量的,ToF 基础,将测量值转换为输出信号,超声波物位
5、计的组成,信号强度/时间信息,各种补偿算法 生成波形图(包络线) 各种分析算法,确定回波 物位值计算 线性化计算 ,ToF 基础,仪表型号及参数,仪表型号及参数,ToF 基础,超声波物位计的分类,一体化变送器 分体式变送器,ToF 基础,一体式超声波物位计,ToF 基础,分体式超声波物位计探头,ToF 基础,分体式超声波物位计变送器,ToF 基础,价格,性能,Prosonic T,两线,连续测量 或开关 最大测量距离 7 m 价格低廉,Prosonic M,两线或四线 最大测量距离 15 m 菜单引导式操作 现场显示可观察回波曲线 带HART, PA , FF通讯协议 免费提供ToF-Tool
6、调试软件,Prosonic,四线 分体式 最大量程70米 可最多配五路继电器输出 双通道 OCM preprogrammed 专门针对水/污水行业所设 计的功能(明渠、隔栅) 可选配HART, DP, RS 485 接口 可用COMMUWIN II,E+H 超声波物位仪表的特点-针对不同行业的清晰定位,ToF 基础,一体式和分体式超声波物位计的比较,T系列,M系列,S系列,ToF 基础,应用,应用,ToF 基础,超声波物位计的特点(相对于接触式测量),非接触式测量 安装简单 不受介质粘附的影响 不怕罐内的搅拌 测量距离长,ToF 基础,影响超声波物位计测量的因素,接收的信号强度 声速 传播时间
7、的确定 虚假信号,ToF 基础,影响测量的因素信号强度,超声波的能量: 粘附,冷凝 实际测量距离: 传播中的衰减: 粉尘,蒸汽 介质表面情况: 泡沫、颗粒大小 波动表面,安息角,ToF 基础,影响测量因素声速,理想气体中的声速只和气体的温度有关: 空气在压强较低时近似为理想气体,无需压力补偿,ToF 基础,影响测量的因素介质表面情况(传播时间),介质表面情况 平静表面 波动/搅拌 泡沫 固体颗粒 安息角,ToF 基础,影响测量因素虚假回波,罐壁上的障碍物 多重回波,ToF 基础,安装注意事项罐顶安装位置,盲区 避开罐内的障碍物/进料口 不能装在罐顶的中心处 不能距离罐壁太近 理想安装位置: 距
8、离罐壁1/6直径,ToF 基础,Level measurement in fat/oil mixture,View inside empty tank,FMU90,Requirements Fat/oil mixture for coating process in food industry Tank with conical ceiling and agitator Height 6 m/19.7 ft Diameter 3 m/9.8 ft 220 rpm Process temperature 60 C/140 F Ambient temperature 60 C/140 F Atmo
9、spheric pressure Solution Prosonic S FMU90 field housing and FDU91 sensor,Applications,FDU91,Ultrasonic measurement,Level measurement in yoghurt production,Requirements Tank in the yoghurt production with fruit mix CIP at +135 C/+275 F Pressure abs. 1.5 bar/22 psi Triclamp connection Solution Proson
10、ic S with fully welded stainless steel sensor FDU91F,Empty tank,Echoes from cone, 2.55 m/ 8.4 ft,1.25 m/4.1 ft, 0.55 m 1.8 ft,Applications,Ultrasonic measurement,Level measurement in industrial waste water tank,Requirements Waste water mixture out of sodium hydroxide, sulfuric acid, textile color an
11、d water Horizontal tank Length 5 m / 16.4 ft Diameter 3.5 m / 11.5 ft Process temperature 2070 C/ 68 158 F Ambient pressure Solution Prosonic S with top-hat rail housing and FDU91 sensor,FDU91,Applications,Ultrasonic measurement,Level measurement in storm water basin,Requirements Level measurement i
12、n a storm water basin Control and recognition of the overload amount to the sewage treatment plant Solution Prosonic S with FDU91 sensor and mounting angle Flood-proof sensor according to IP68/NEMA6P,Applications,Ultrasonic measurement,Parshall flume,Requirements 9“ Parshall flume waste water atmosp
13、heric pressure relay for flow pulse output Solution Prosonic S FMU90 transmitter with top-hat rail housing and FDU91 sensor,Applications,Ultrasonic measurement,Flow measurement in open channels,Requirements Flow measurement in an open channel Solution Prosonic S with FDU91 sensor Pre-programmed flow
14、 curves included Summation of the flow rate by integrated counter,Applications,Ultrasonic measurement,Screen control (1),Requirements Control of the screen by differential level outputs Waste water Atmospheric pressure Solution Prosonic S FMU90 transmitter and two sensors FDU91,in front of screen,be
15、hind the screen,Applications,Ultrasonic measurement,Screen control (2),grid,in front of screen,grid,behind the screen,Applications,Ultrasonic measurement,Screen control (3),Requirements Screen control in a sewage treatment plant Solution Prosonic S with 2 FDU91 sensors Measurement of the different l
16、evel in front of and behind the screen Control of screen cleaning by relay integrated in the device,Applications,Ultrasonic measurement,Level measurement in a pump sump,Requirements Level measurement in a pump sump of an underground hydro- electric power plant Narrow shaft with obstacles Measuring r
17、ange 5 m / 16.4 ft Solution Prosonic M/T in a plastic sonic guide tube (DN100) clear, big signals,Level echo,Applications,Ultrasonic measurement,Pump control,Requirements Level measurement in a pump shaft Control of pump Measurement unaffected by obstacles Solution Prosonic S with sensor FDU9x Contr
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