Pinnankorkeus on yksi teollisuusprosessien valvonnan tärkeimmistä kohdeparametreista. Erilaisten säiliöiden, siilojen, altaiden jne. jatkuvassa pinnankorkeuden mittauksessa on vaikea löytää pinnankorkeusmittareita, jotka täyttävät kaikki työolosuhteet, koska kenttäolosuhteet vaihtelevat suuresti.
Näistä tutka- ja ultraäänipintamittareita käytetään laajalti kosketuksettomissa mittauslaitteissa. Joten mitä eroa on tutkapintamittarilla ja ultraäänipintamittarilla? Mikä on näiden kahden mittaustyypin periaate? Mitkä ovat tutkapintamittarin ja ultraäänipintamittarin edut?
Ensinnäkin ultraäänitason mittari
Yleensä yli 20 kHz:n taajuista ääniaaltoa kutsutaan ultraääniaalloksi. Ultraääniaalto on mekaaninen aalto eli mekaaninen värähtely elastisessa väliaineessa etenemisprosessissa. Sille on ominaista korkea taajuus, lyhyt aallonpituus, pieni diffraktioilmiö ja hyvä suuntaavuus. Se voi muuttua säteeksi ja suuntaa eteneväksi.
Nesteiden ja kiinteiden aineiden ultraäänivaimennus on hyvin pieni, joten tunkeutumiskyky on vahva. Erityisesti vaaleissa, läpinäkymättömissä kiinteissä aineissa ultraääni voi tunkeutua kymmenien metrien pituiseen läpi ja epäpuhtauksien tai rajapintojen kohdalla heijastuu merkittävästi. Ultraäänipinnan mittaus on tämän ominaisuuden käyttökohde.
Ultraäänitunnistustekniikassa, riippumatta siitä, minkä tyyppisestä ultraäänilaitteesta on kyse, on tarpeen muuntaa sähköenergia ultraäänisäteilyksi ja vastaanottaa se sitten takaisin sähköisiksi signaaleiksi. Tämän toiminnon suorittamiseen tarvittavaa laitetta kutsutaan ultraäänimuuntimeksi eli anturiksi.
Työskennellessään ultraäänianturi asetetaan mitattavan kohteen yläpuolelle ja se lähettää ultraääniaaltoa alaspäin. Ultraääniaalto kulkee ilman läpi, heijastuu takaisin kohdatessaan mitattavan kohteen pinnan ja anturi vastaanottaa sen ja muuntaa sähköiseksi signaaliksi. Signaalin havaitsemisen jälkeen elektroninen tunnistusosa muuntaa sen tasosignaaliksi näyttöä ja tulostusta varten.
Kaksi, tutkatason mittari
Tutkapintamittarin toimintatila on sama kuin ultraäänipintamittarin, ja tutkapintamittari käyttää myös lähetys-, heijastus- ja vastaanottotoimintatilaa. Ero on siinä, että ultraäänipintamittarin mittaus perustuu pääasiassa ultraäänianturiin, kun taas tutkapintamittari perustuu korkeataajuuspäähän ja antenniin.
Ultraäänipintamittarit käyttävät mekaanisia aaltoja, kun taas tutkapintamittarit käyttävät erittäin korkeita taajuuksia (useista gigahertseistä kymmeniin gigahertseihin) sähkömagneettisia aaltoja. Sähkömagneettiset aallot kulkevat valonnopeudella, ja elektroniset komponentit voivat muuntaa kulkuajan pintasignaaliksi.
Toinen yleinen tutkatason mittari on ohjatun aallon tutkatason mittari.
Ohjatun aallon tutkapintamittari on aikatasoheijastusmittaukseen (TDR) perustuva tutkapintamittari. Tutkapintamittarin sähkömagneettinen pulssi etenee teräsvaijeria tai anturia pitkin valonnopeudella. Kun se osuu mitattavan väliaineen pintaan, osa tutkapintamittarin pulssista heijastuu muodostaen kaiun ja palaa pulssin laukaisulaitteeseen samaa reittiä pitkin. Lähettimen ja mitattavan väliaineen pinnan välinen etäisyys on verrannollinen pulssin etenemisaikaan, jonka aikana nestepinnan korkeus lasketaan.
Kolmanneksi, tutkan ja ultraäänitason mittarin edut ja haitat
1. Ultraäänen tarkkuus ei ole yhtä hyvä kuin tutkan;
2. Taajuuden ja antennin koon välisen suhteen vuoksi korkeamman taajuuden tutkatason mittari on pienempi ja helpompi asentaa;
3. Koska tutkan taajuus on korkeampi, aallonpituus on lyhyempi ja heijastuminen kallistuneista kiinteistä pinnoista on parempi;
4. Tutkamittauksen sokea alue on pienempi kuin ultraäänimittauksen;
5. Korkeamman tutkataajuuden vuoksi tutkasäteen kulma on pieni, energia keskittyy ja kaikukyky paranee samalla, kun se edistää häiriöiden välttämistä;
6. Verrattuna mekaanisia aaltoja käyttäviin ultraäänitasomittareihin, tutkaan eivät periaatteessa vaikuta tyhjiö, ilmassa oleva vesihöyry, pöly (paitsi grafiitti, ferroseos ja muu korkean dielektrisyyden omaava pöly), lämpötilan ja paineen muutokset;
Julkaisun aika: 18.9.2023