Den målte løbetid er et mål for den tilbagelagte vej i den tomme del af tanken. Ved at trække denne værdi fra den totale tankhøjde fås niveauet i tanken, der via en forstærker kan omsættes til et kontaktsignal eller et analogt udgangssignal.
Ultralydsmåling er nok det mest udbredte berøringsløse måleprincip til niveaumåling, og som navnet antyder, er det højfrekvente lydbølger der benyttes til måling af afstanden mellem sensor og overflade. Typisk arbejdes med frekvenser i området 16…40kHz – lidt afhængig af opgaven.
Selve lydbølgen genereres af sensoren, der er opbygget som en membran forbundet til et eller flere Piezo elementer. Når en elektrisk spænding påtrykkes Piezo elementerne vil de trække sig sammen, henholdsvis udvide sig, afhængig af polariteten – en vekselspænding vil således få elementet til at ”pulsere” med samme frekvens som den påtrykte spænding. Bevægelsen overføres til membranen, som konverterer den til et akustisk signal. På samme måde opfanges det reflekterede signal af membranen – og konverteres til et elektrisk signal gennem en deformation af Piezo elementet.
Begrænsninger
Ultralyds måling er afhængig af at lydbølger skal kunne udbredes, hvilket igen betyder at der skal være et bæremedie tilstede (almindeligvis luft).
Tætheden af bæremediet har indflydelse på målingen, idet lydens hastighed ændres med sammensætningen, og der skal derfor tages forbehold i beregningen såfremt mediet afviger fra atmosfærisk luft v. 20oC (hvor lydens hastighed er 343m/s). I luft vil variationer i temperaturen påvirke målingen med 0,17% pr. oC, hvorfor der i sensoren normalt er indbygget en temperaturføler, så der kan kompenseres for dette med det samme. Driftsbetingelserne bør endvidere ligge mellem atmosfærisk tryk og 3 bar. Måling i vakuum er nærmest umulig, ligesom store støv koncentrationer i tanken kan medføre en forøget absorption af bølgerne, og dermed et svagere signal.
En anden begrænsning er, at det medie, som der skal måles på, skal kunne reflektere lyden så sensoren kan opfange signalet. Det betyder at man ved væskemåling skal være opmærksom på skumdannelse, som kan virke forstyrrende på målingen. Om måling er mulig afgøres af skummets ”tæthed”, men det er dog ikke muligt at give et konkret svar på hvornår der vil opstå problemer, og er man i tvivl bør et andet princip vælges.
Skal der måles på faste stoffer vil en finkornet overflade absorbere mere lyd end en grovkornet. Til gengæld skal man også være opmærksom på, at denne form for overflader sjældent er vandrette, hvorfor ekkoets vej til sensoren skal vurderes under montage.
Montage
Når sensoren monteres i tanken/siloen skal den frit kunne ”skyde” ned mod overfladen, i en vinkel på 90o. I praksis kan dette dog være vanskeligt at opnå, da der i mange tanke/siloer kan være andre følere, varmelegemer, omrører eller stivere/bæringer af forskellig slags. Hvis de ikke dækker ”væsentligt” for lydbølgerne udbredelse vil det dog, rent elektronisk, være muligt at filtrere de signaler fra, som uønskede.
I forbindelse med montagen er det også vigtigt at der tages hensyn til påfyldningsstedet. Sensoren bør placeres så en eventuel påfyldning ikke kan ”ses”, ligesom man skal være opmærksom på op sprøjt og andre former for belægning der kan dæmpe membranens svingninger.
Ultralydsmåling giver en række attraktive fordele som:
- Målenøjagtigheden varierer fra ±20mm ned til ±1mm afhængig af udstyr og måleopgave.
- Kan anvendes både til væske og faste partikler.
- Et målepunkt kan som regel etableres til en meget konkurrencedygtig pris
