اصل سنسور اندازه گیری فاصله اولتراسونیک و سیستم اندازه گیری سطح مایع با دقت بالا

اندازه گیری فاصله اولتراسونیک یک سری مزایای دارد، اما عوامل زیادی وجود دارد که بر دقت اندازه گیری تاثیر می گذارد، بنابراین دستیابی به دقت بالاتر دشوار است. بر اساس اصل اندازه‌گیری فاصله اولتراسونیک، مبدل اولتراسونیک تک دما، طرح جبران رطوبت، تک است و نقصی که اندازه‌گیری فاصله با دقت بالا را نمی‌توان در یک محیط متغیر و سخت به دست آورد، و یک طرح جبرانی استاندارد بافل برای مبدل‌های اولتراسونیک دوگانه، هزینه بالایی دارد و نمی‌توان آن را به طور گسترده در زمینه‌های مختلف استفاده کرد. یک طرح جبرانی استاندارد مبدل اولتراسونیک طراحی شده است که از یک چرخ دنده فرمان برای کنترل جهت مبدل اولتراسونیک استفاده می کند. در پاسخ به این نیاز که نمی توان اولین جلوی اکو را به طور دقیق گرفت، یک تقویت کننده بهره قابل برنامه ریزی برای گرفتن جلوی برگشت پژواک در فواصل مختلف پیشنهاد شده است. نتایج تجربی نشان می دهد که در محدوده 7 متر، زمانی که هوا به عنوان محیط انتشار استفاده می شود و سطح بازتابنده آب با خواص انتشار خوب است، خطای اندازه گیری در 0.4٪ کنترل می شود. این روش بهبودیافته می‌تواند با هزینه کم در محیط سخت و متغیر دست یابد. 

محدوده با دقت بالا

در حال حاضر روش‌های زیادی برای اندازه‌گیری سطح مایع وجود دارد، مانند اندازه‌گیری سطح شناور، اندازه‌گیری سطح به کمک فشار ورودی، اندازه‌گیری سطح رادار مایکروویو، اندازه‌گیری سطح مادون قرمز، اندازه‌گیری سطح لیزری و اندازه‌گیری سطح اولتراسونیک. در میان آنها، سنسور فشار که با اندازه گیری تماس نشان داده می شود، هنگام استفاده در صحنه هایی مانند رسوبات سنگین، آلوده می شود و سپس باعث خطاهای بزرگ می شود. برای سیستم های محدوده غیر تماسی، تحقق حسگر مبدل اولتراسونیک از نظر فنی دشوار و پرهزینه است. اندازه گیری سطح مایع مادون قرمز کم هزینه و آسان است، اما دارای جهت دهی ضعیف و دقت پایین است. در حالی که اندازه گیری سطح مایع اولتراسونیک را می توان بدون تماس با سطح مایع انجام داد، از تأثیر آلودگی مایع و خوردگی بر روی تجهیزات اندازه گیری جلوگیری می کند و در معرض نور، دود، تداخل الکترومغناطیسی نیست و دارای مزایای وضوح بالا، ساختار سیستم ساده، نصب راحت و هزینه کم است.

روش های اندازه گیری فاصله اولتراسونیک عمدتاً شامل روش تشخیص فاز، روش تشخیص دامنه موج صوتی و روش تشخیص زمان عبور است. اگرچه روش تشخیص فاز دارای دقت بالایی است، محدوده اندازه گیری محدود است، بنابراین کمتر اعمال می شود. روش تشخیص دامنه موج آکوستیک دقت پایینی دارد و به راحتی تحت تأثیر امواج منعکس شده قرار می گیرد. در حالی که روش زمان عبور بین دو روش اول است، با دقت و اندازه گیری بالاتر، دامنه وسیعی دارد و به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

در کاربردهای عملی، طراحی سیستم محدوده تاثیر زیادی بر دقت محدوده دارد. از این رو، تجزیه و تحلیل اصل کار و فرآیند محدوده اولتراسونیک، بهبود روش‌ها و روش‌های محدوده‌گیری و بهبود دقت محدوده‌گیری فراصوت، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به محیط خاص سیستم محدوده، روش بهبود دقت کمی متفاوت است. این مقاله بر کاهش تأثیر محیط خارجی تمرکز دارد، انتخاب سطح سنج اولتراسونیک با تحقق سیستم خاص ترکیب می شود تا دقت اندازه گیری سطح اولتراسونیک را بهبود بخشد.