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超聲波傳感器在管道內(nèi)的成功操作具有嚴(yán)格的管道要求

超聲波傳感器的性能受到物理原理的限制

可以在管道中獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，但是，必須考慮許多因素才能取得成功

許多咨詢(xún)工釆網(wǎng)的客戶(hù)要求選擇將超聲波傳感器安裝在管道中。在測(cè)試和開(kāi)發(fā)周期中，我司發(fā)現(xiàn)了應(yīng)用程序成功必須滿(mǎn)足的一些注意事項(xiàng)和要求。 當(dāng)滿(mǎn)足所有這些時(shí)，用戶(hù)可以達(dá)到用于測(cè)量管道內(nèi)液位的所需成功水平。

管道要求?

一種常見(jiàn)的要求是傳感器在直徑為2至4英寸的管道中運(yùn)行。 工釆網(wǎng)技術(shù)工程師完成測(cè)試以驗(yàn)證此類(lèi)操作。技術(shù)人員的測(cè)試發(fā)現(xiàn)傳感器可以放置在無(wú)縫管中。測(cè)試是在8英尺，40米的PVC管中進(jìn)行的。下面我們跟隨工釆網(wǎng)小編一起了解如何在管道內(nèi)成功使用超聲波傳感器。

圖1顯示的是光滑的無(wú)縫鋼管，可得到zui好的結(jié)果。

測(cè)試中添加一個(gè)帶有聯(lián)軸器的兩英尺管道。結(jié)果是傳感器遠(yuǎn)離關(guān)節(jié)，但不超出關(guān)節(jié)。原因是當(dāng)在管道中添加接頭時(shí)，通常，接頭不平滑并且在管道的兩個(gè)部分之間留下間隙，這產(chǎn)生了聲音被反射回傳感器的位置，從而導(dǎo)致距接頭的距離。

下圖2顯示了接頭處的管道截面。

圖3顯示了一個(gè)僅在管道底部開(kāi)槽的管道，可用于某些應(yīng)用。 傳感器不太可能超出插槽范圍。

根據(jù)設(shè)計(jì)，一些管道在管道的整個(gè)長(zhǎng)度上開(kāi)槽，并且通常不能超出管道中的槽，如圖4所示。

另一個(gè)重要的考慮因素是液滴在管道內(nèi)部的凝結(jié)，傳感器通常會(huì)報(bào)告這些液滴的范圍而不是液位。 這是因?yàn)橐旱螌⒙曇舴瓷浠貍鞲衅鳌?圖5顯示了這個(gè)概念。

在一口井中使用傳感器是很常見(jiàn)的，將傳感器放置在較大罐內(nèi)的管道，以確保液位“靜止”進(jìn)行測(cè)量。 它還可以防止外部物體或碎屑干擾傳感器的范圍讀數(shù)。為達(dá)到zui佳效果，應(yīng)該滿(mǎn)足兩個(gè)條件。例如：

必須滿(mǎn)足的第一個(gè)條件是管道內(nèi)部不能有水滴。這可能發(fā)生在從管道頂部向下流動(dòng)的液體或冷凝水中，如圖5所示。

第二個(gè)條件是必須清除任何內(nèi)部堆積的碎屑或污泥。這通常發(fā)生在液體通常所處的水平。 通過(guò)定期清潔管道可以很容易地糾正這種情況。 有時(shí)這對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)不是一個(gè)可行的要求

圖6顯示一個(gè)看起來(lái)像目標(biāo)的集合。

管道運(yùn)行的其他考慮

現(xiàn)在已經(jīng)了解了可以使用的管道類(lèi)型，如圖1和圖3所示，在管道中操作傳感器時(shí)，還有一些必須注意的項(xiàng)目。

1.一些客戶(hù)發(fā)現(xiàn)有的傳感器可在直徑為6英寸或更大的管道內(nèi)工作。工釆網(wǎng)技術(shù)人員建議用戶(hù)考慮管徑大于8英寸。 這允許液體表面相對(duì)于管道操作的許多考慮因素而變成更大的目標(biāo)。

2.當(dāng)在具有缺陷，凹痕，叮當(dāng)和斷裂的管道內(nèi)操作時(shí)，缺陷可能產(chǎn)生zui大的超聲波反射，導(dǎo)致該范圍被報(bào)告為不完美。 圍繞這些類(lèi)型的問(wèn)題的工程有限，同時(shí)仍提供可用的范圍數(shù)據(jù)。

3.多路徑反射（例如，直接到達(dá)表面的路徑以及從管道側(cè)面反彈然后撞擊表面并反彈回傳感器的其他路徑）。 當(dāng)管道中的溫度發(fā)生變化時(shí)，這些反射可能導(dǎo)致目標(biāo)看起來(lái)更近，更遠(yuǎn)。 在某些情況下，這可能在5-10厘米之間，但通?？吹?-2厘米。

4.可能發(fā)生相位抵消，這導(dǎo)致來(lái)自液面的聲反射消失。這可能發(fā)生在管道中的某些距離或溫度下。 發(fā)生這種情況時(shí)，傳感器看不到液位。

綜上所述一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題是，您是否可以在管道之外設(shè)定目標(biāo)？ 當(dāng)管道指向空氣時(shí)，在管道的末端產(chǎn)生聲透鏡。 這通常會(huì)在管道末端創(chuàng)建一個(gè)目標(biāo)，導(dǎo)致傳感器僅在管道末端而不是管道之外。一些用戶(hù)在管道中使用傳感器取得了成功。 選擇的傳感器是工釆網(wǎng)提供的防水超聲波液位傳感器 - MB7589，該傳感器具有一種自清洗功能。它可以輕輕地加熱傳感器的表面，在傳感器的換能器表面上霧化任何水分/冷凝。在遇到冷凝問(wèn)題的各種應(yīng)用中，許多這樣的應(yīng)用需要自清洗，MB7589就是這些應(yīng)用而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。例如，在油箱中，或者是在水箱中，在晴朗的夜晚或寒冷的夜晚，這使得傳感器硬件比周?chē)h(huán)境更冷。在暴露的傳感器硬件的表面上會(huì)形成凝結(jié)水或霜。水和霜會(huì)阻礙傳感器操作，這些目標(biāo)(在傳感器表面)將被檢測(cè)或引起反射，會(huì)降低傳感器的靈敏度，使得檢測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。自清洗操作的目的是防止積聚和消除堆積在傳感器表面的水分和霜。另外，MB7589有與MB7360一樣的性能，在惡劣環(huán)境下，MB7589性能更優(yōu)越。

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