如何在管道内成功使用超声波传感器

关键要点

超声波传感器在管道内的成功操作具有严格的管道要求

超声波传感器的性能受到物理原理的限制

可以在管道中获得准确的结果，但是，必须考虑许多因素才能取得成功

许多咨询工釆网的客户要求选择将超声波传感器安装在管道中。在测试和开发周期中，我司发现了应用程序成功必须满足的一些注意事项和要求。当满足所有这些时，用户可以达到用于测量管道内液位的所需成功水平。

管道要求

一种常见的要求是传感器在直径为2至4英寸的管道中运行。 工釆网技术工程师完成测试以验证此类操作。技术人员的测试发现传感器可以放置在无缝管中。测试是在8英尺，40米的PVC管中进行的。下面我们跟随工釆网小编一起了解如何在管道内成功使用超声波传感器。

图1显示的是光滑的无缝钢管，可得到最好的结果。

测试中添加一个带有联轴器的两英尺管道。结果是传感器远离关节，但不超出关节。原因是当在管道中添加接头时，通常，接头不平滑并且在管道的两个部分之间留下间隙，这产生了声音被反射回传感器的位置，从而导致距接头的距离。

下图2显示了接头处的管道截面。

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图3显示了一个仅在管道底部开槽的管道，可用于某些应用。 传感器不太可能超出插槽范围。

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根据设计，一些管道在管道的整个长度上开槽，并且通常不能超出管道中的槽，如图4所示。

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另一个重要的考虑因素是液滴在管道内部的凝结，传感器通常会报告这些液滴的范围而不是液位。这是因为液滴将声音反射回传感器。图5显示了这个概念。

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在一口井中使用传感器是很常见的，将传感器放置在较大罐内的管道，以确保液位“静止”进行测量。 它还可以防止外部物体或碎屑干扰传感器的范围读数。为达到最佳效果，应该满足两个条件。例如：

必须满足的第一个条件是管道内部不能有水滴。这可能发生在从管道顶部向下流动的液体或冷凝水中，如图5所示。

第二个条件是必须清除任何内部堆积的碎屑或污泥。这通常发生在液体通常所处的水平。通过定期清洁管道可以很容易地纠正这种情况。有时这对用户来说不是一个可行的要求

图6显示一个看起来像目标的集合。

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管道运行的其他考虑

现在已经了解了可以使用的管道类型，如图1和图3所示，在管道中操作传感器时，还有一些必须注意的项目。

1.一些客户发现有的传感器可在直径为6英寸或更大的管道内工作。工釆网技术人员建议用户考虑管径大于8英寸。 这允许液体表面相对于管道操作的许多考虑因素而变成更大的目标。

2.当在具有缺陷，凹痕，叮当和断裂的管道内操作时，缺陷可能产生最大的超声波反射，导致该范围被报告为不完美。 围绕这些类型的问题的工程有限，同时仍提供可用的范围数据。

3.多路径反射（例如，直接到达表面的路径以及从管道侧面反弹然后撞击表面并反弹回传感器的其他路径）。 当管道中的温度发生变化时，这些反射可能导致目标看起来更近，更远。 在某些情况下，这可能在5-10厘米之间，但通常看到1-2厘米。

4.可能发生相位抵消，这导致来自液面的声反射消失。这可能发生在管道中的某些距离或温度下。发生这种情况时，传感器看不到液位。

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综上所述一个常见的问题是，您是否可以在管道之外设定目标？当管道指向空气时，在管道的末端产生声透镜。这通常会在管道末端创建一个目标，导致传感器仅在管道末端而不是管道之外。一些用户在管道中使用传感器取得了成功。选择的传感器是工釆网提供的防水超声波液位传感器- MB7589，该传感器具有一种自清洗功能。它可以轻轻地加热传感器的表面，在传感器的换能器表面上雾化任何水分/冷凝。在遇到冷凝问题的各种应用中，许多这样的应用需要自清洗，MB7589就是这些应用而专门设计的。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，这使得传感器硬件比周围环境更冷。在暴露的传感器硬件的表面上会形成凝结水或霜。水和霜会阻碍传感器操作，这些目标(在传感器表面)将被检测或引起反射，会降低传感器的灵敏度，使得检测数据不准确。自清洗操作的目的是防止积聚和消除堆积在传感器表面的水分和霜。另外，MB7589有与MB7360一样的性能，在恶劣环境下，MB7589性能更优越。