超音波レベルゲージの制限は何ですか?

超音波レベルのゲージのサプライヤーとして、私はさまざまな業界でこれらのデバイスの広範な採用と有効性を直接目撃しました。超音波レベルのゲージは、非接触測定機能、設置の容易さ、比較的低コストで有名です。彼らは超音波波を使用して、センサーと材料の表面との間の距離を測定し、多くのアプリケーションで正確なレベルの測定値を提供します。ただし、他の技術と同様に、超音波レベルのゲージには制限があります。これらの制限を理解することは、ユーザーが情報に基づいた意思決定を行い、レベル測定システムの最適なパフォーマンスを確保するために重要です。

1。環境条件の影響

温度変動

超音波レベルゲージの最も重要な制限の1つは、温度変化に対する感受性です。超音波波は、気温に直接関連する速度で空気中を通過します。温度が変化すると、音の速度も変化し、レベルの測定が不正確になる可能性があります。たとえば、温度が大幅に変動する貯蔵タンクでは、温度補償が適切に較正されていない場合、超音波レベルゲージが誤ったレベルの読み取り値を報告する場合があります。

音速（$ v $）と温度（$ t $）の関係は、式$ v = 331.4 + 0.6t $で近似できます。ここで、$ t $は摂氏度の温度で、$ v $は1メートルあたりの音速です。これは、温度が1°C変化するごとに、音の速度が約0.6 m/s変化することを意味します。大きなタンクでは、音の計算速度のわずかなエラーでさえ、レベル測定に大きな誤差が発生する可能性があります。

湿度と空気の組成

湿度と空気の組成は、超音波レベルのゲージの性能にも影響を与える可能性があります。湿度が高いと、超音波が吸収または散乱され、センサーが受け取ったエコー信号の強度が低下する可能性があります。これにより、信頼性の低い測定や信号の完全な損失につながる可能性があります。同様に、測定環境におけるほこり、蒸気、または他の空中粒子の存在は、超音波波の伝播を妨げ、レベルの測定値に誤りを引き起こす可能性があります。

さらに、空気の組成は音の速度に影響を与える可能性があります。たとえば、二酸化炭素やメタンなどの高濃度のガスがある産業環境では、音の速度は通常の空気の速度とは異なります。超音波レベルゲージがこれらの空気組成の変化を説明するように較正されていない場合、レベル測定は不正確になります。

風と振動

風と振動は、超音波レベルのゲージに問題を引き起こす可能性があります。強風は超音波を破壊し、意図した経路から逸脱し、レベル測定の精度を低下させる可能性があります。近くの機械または外部のソースからの振動は、センサーを移動または振ることもでき、一貫性のない測定値または誤った測定値につながる可能性があります。

屋外アプリケーションでは、風が特に課題になる可能性があります。風の影響を緩和するために、いくつかの超音波レベルゲージは、センサーを風から保護するために特別なエンクロージャーまたはシールドで設計されています。ただし、これらのソリューションは非常に風の強い状態では十分ではない場合があります。

2。材料特性

表面条件

測定されている材料の表面条件は、超音波レベルゲージの性能に大きな影響を与える可能性があります。材料の表面が粗い、不均一、または泡がある場合、超音波波は複数の方向に散乱または反射される可能性があり、センサーが明確なエコー信号を受信することを困難にします。

たとえば、廃水処理プラントでは、廃水の表面が泡で覆われたり、乱流がある場合があります。そのような場合、超音波レベルゲージは、廃水のレベルを正確に測定するのに苦労する可能性があります。同様に、粒状材料を含むタンクでは、顆粒の不均一な表面が超音波を散乱させ、不正確なレベルの測定値につながる可能性があります。

材料特性

密度、粘度、音響インピーダンスなど、測定される材料の特性も、超音波レベルゲージの性能に影響を与える可能性があります。一部の材料は、物理的および化学的特性に応じて、他の波よりも容易に超音波波を吸収または反映する場合があります。

たとえば、厚い油やスラリーなどの粘度が高い材料は、超音波波を弱め、エコー信号の強度を低下させる可能性があります。さらに、密度に大きな違いを持つ固体や液体など、高い音響インピーダンスのミスマッチを備えた材料により、界面に超音波のかなりの部分が反射され、レベルを正確に測定することが困難になります。

3。インストールと取り付け

取り付け場所

超音波レベルゲージが取り付けられている場所は、適切な動作に不可欠です。センサーが正しく取り付けられていない場合、材料の表面から明確なエコー信号を受信できない場合があります。たとえば、センサーがタンクの壁に近すぎると取り付けられている場合、材料の表面に到達する前に超音波波が壁から反射され、干渉と不正確な測定値が発生する場合があります。

さらに、取り付けの場所を選択する必要があります。これは、入り江やアウトレットの近くなど、過度の乱流がある領域を避ける必要があります。乱流は、材料の表面を不安定にする可能性があり、超音波レベルゲージが一貫したレベル測定を得ることが困難になります。

取り付け角度

超音波レベルゲージが取り付けられる角度も、その性能に影響を与える可能性があります。センサーは、材料の表面に垂直に取り付けて、超音波がまっすぐ下に向けられ、センサーに反射されるようにする必要があります。センサーが角度で取り付けられている場合、超音波が角度で反射され、エコー信号が弱くなるか、完全に見逃されます。

一部のアプリケーションでは、タンクの形状または材料の位置を説明するために取り付け角を調整する必要がある場合があります。ただし、これには、正確なレベルの測定を確保するために、慎重に検討し、キャリブレーションが必要です。

4。測定範囲と精度

限られた測定範囲

超音波レベルゲージの測定範囲は限られています。超音波レベルゲージの最大範囲は、超音波トランスデューサーのパワー、センサーの感度、測定環境の特性など、いくつかの要因に依存します。

一般に、ほとんどの超音波レベルゲージの測定範囲は最大10メートルです。ただし、大規模な貯蔵タンクやサイロなどの一部のアプリケーションでは、より長い測定範囲が必要になる場合があります。このような場合、レーダーレベルゲージやレーザーレベルセンサーなど、他のタイプのレベル測定技術がより適切な場合があります。

精度の制限

超音波レベルゲージの精度も限られています。超音波レベルゲージの典型的な精度は、測定範囲の約±0.2％から±0.5％です。ただし、この精度は、環境条件、材料の特性、設置の問題など、さまざまな要因の影響を受ける可能性があります。

化学産業や医薬品産業など、高精度が必要なアプリケーションでは、超音波レベルゲージの制限は受け入れられない場合があります。これらの場合、より正確なレベル測定技術が必要になる場合があります。

結論

制限にもかかわらず、超音波レベルのゲージは、非接触性、設置の容易さ、比較的低コストのため、多くのレベルの測定アプリケーションに人気のある選択肢です。ただし、ユーザーがこれらの制限を認識し、その影響を最小限に抑えるために適切な対策を講じることが重要です。

アプリケーションに超音波レベルゲージを使用することを検討している場合は、プロのサプライヤーに相談して、ゲージが特定のニーズに適していることを確認することをお勧めします。当社では、幅広い範囲を提供しています超音波レベルゲージ製品と、設置、キャリブレーション、メンテナンスに関する専門家のアドバイスを提供できます。

ご質問がある場合、またはレベルの測定要件について話し合いたい場合は、お気軽にお問い合わせください。私たちは、高品質の製品と優れたカスタマーサービスを提供して、あなたがあなたの運用で正確で信頼できるレベルの測定を実現するのに役立つことに取り組んでいます。

参照

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• Doebelin、EO（2004）。測定システム：アプリケーションと設計。マグロウヒル。
• ホール、EC（2006）。計装と測定の紹介。マグロウヒル。