औद्योगिक कान: तरल स्तर में कैसे अल्ट्रासाउंड 'सुनता है' कैसे परिवर्तन करता है

औद्योगिक कान: कैसे अल्ट्रासाउंड "सुनता है" तरल स्तर में परिवर्तन

आइए बात करते हैं कि अल्ट्रासोनिक तरंगें क्या हैं। ध्वनियों की आवृत्ति रेंज जो हम सुन सकते हैं वह लगभग 20 हर्ट्ज और 20, 000 हर्ट्ज के बीच है। हालांकि, अल्ट्रासोनिक तरंगों की आवृत्ति बहुत अधिक है, आमतौर पर 20 किलोहर्ट्ज़ से लेकर 100 मेगाहर्ट्ज़ तक। इसलिए, हमारे कान अल्ट्रासोनिक तरंगों का पता नहीं लगा सकते हैं। वास्तव में, अल्ट्रासोनिक तरंगें एक प्रकार की यांत्रिक तरंग हैं। वे लोचदार मीडिया में प्रचार कर सकते हैं और, उनकी उच्च आवृत्ति और छोटी तरंग दैर्ध्य के कारण, उनके पास प्रसार के दौरान मजबूत दिशात्मकता, महत्वपूर्ण ऊर्जा और मजबूत मर्मज्ञ शक्ति है।

सॉलिडैट माप और नियंत्रण प्रयोगशाला में आपका स्वागत है। मैं आपका इंस्ट्रूमेंट और इक्विपमेंट मापन और कंट्रोल मैनेजर हूं। आज, आइए स्तर माप में अल्ट्रासोनिक तरंगों के आवेदन के बारे में बात करते हैं।

जब यह अल्ट्रासाउंड के इतिहास की बात आती है, तो इसे 1793 में वापस पता लगाया जा सकता है। उस समय, एक इतालवी वैज्ञानिक, स्पैलनजनी ने प्रयोगों के माध्यम से खोजा कि चमगादड़ अपने परिवेश को समझने के लिए अल्ट्रासोनिक तरंगों का उपयोग करते हैं, इस प्रकार अल्ट्रासाउंड के रहस्य का अनावरण करते हैं। बाद में, प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, अल्ट्रासाउंड को व्यापक रूप से पता लगाने, माप और चिकित्सा जैसे क्षेत्रों में लागू किया गया था। औद्योगिक उत्पादन में, स्तर माप विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। स्तर के माप से तात्पर्य कंटेनरों या रिक्त स्थान में सामग्री की ऊंचाई को मापने के लिए है, जैसे कि तरल और दानेदार ठोस। स्तर के माप के माध्यम से, हम जान सकते हैं कि कंटेनर में कितनी सामग्री है, जिससे उत्पादन प्रक्रिया में सामग्री संतुलन सुनिश्चित होता है। यदि स्तर को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, तो यह उत्पादों के आउटपुट और गुणवत्ता को भी सुनिश्चित कर सकता है, साथ ही सुरक्षित उत्पादन सुनिश्चित कर सकता है। तो, स्तर माप में अल्ट्रासाउंड का उपयोग कैसे किया जाता है?

सरल शब्दों में, अल्ट्रासोनिक तरंगों में तरल और ठोस में बहुत कम क्षीणन होता है, और इसमें बेहद मजबूत मर्मज्ञ क्षमता होती है। विशेष रूप से अपारदर्शी ठोस में प्रकाश में, वे कई दसियों मीटर की दूरी में प्रवेश कर सकते हैं। इसके अलावा, अल्ट्रासोनिक तरंगों में मजबूत दिशात्मकता होती है और इसे प्रत्यक्ष रूप से उत्सर्जित किया जा सकता है। माप के दौरान, सेंसर अल्ट्रासोनिक तरंगों का उत्सर्जन करता है। जब लहरें सामग्री की सतह का सामना करती हैं, तो वे वापस प्रतिबिंबित करेंगे। सेंसर को परावर्तित तरंग प्राप्त होने के बाद, यह समय के अंतर की गणना करके दूरी निर्धारित कर सकता है, और इस तरह तरल स्तर की ऊंचाई प्राप्त कर सकता है। संपूर्ण माप प्रक्रिया को मापा माध्यम के साथ सीधे संपर्क की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए यह संक्षारक और उन्मूलन वातावरण के लिए बहुत उपयुक्त है और इसका उपयोग व्यापक रूप से केमिकल इंजीनियरिंग, पेट्रोलियम, भोजन, फार्मास्यूटिकल्स और पर्यावरण संरक्षण जैसे उद्योगों में किया जाता है।

इसके बाद, चलो अल्ट्रासोनिक स्तर के गेज के काम के सिद्धांत पर एक नज़र डालते हैं। सामान्यतया, एक अल्ट्रासोनिक स्तर गेज में एक ट्रांसड्यूसर, एक सिग्नल प्रोसेसिंग यूनिट और एक डिस्प्ले या आउटपुट मॉड्यूल होते हैं। विशिष्ट माप चरण इस प्रकार हैं:

1। ** अल्ट्रासोनिक उत्सर्जन **: अल्ट्रासोनिक स्तर मीटर जांच के माध्यम से लक्ष्य सामग्री की सतह की ओर एक निश्चित गति पर अल्ट्रासोनिक दालों का उत्सर्जन करता है, उदाहरण के लिए, हर दो सेकंड में पांच बार।
2। ** अल्ट्रासोनिक प्रसार **: अल्ट्रासोनिक तरंगें हवा में एक निश्चित गति से फैलती हैं। जब वे सामग्री की सतह का सामना करते हैं, तो उनमें से कुछ को एक प्रतिध्वनि बनाने के लिए वापस परिलक्षित किया जाएगा। इको की तीव्रता और वापसी का समय लक्ष्य सतह की विशेषताओं से संबंधित है।
3। ** प्रतिबिंब तरंग रिसेप्शन **: जांच सामग्री की सतह से परिलक्षित अल्ट्रासोनिक तरंग संकेतों को प्राप्त करती है और उन्हें विद्युत संकेतों में परिवर्तित करती है। इसी समय, यह उस समय को मापता है जो अल्ट्रासोनिक पल्स को यात्रा करने के लिए लेता है।
4। ** गणना स्तर **: अल्ट्रासोनिक पल्स के प्रसार समय को मापने से, उत्सर्जन से रिसेप्शन तक समय के अंतर की गणना करें, और फिर सेंसर से सामग्री की सतह पर दूरी की गणना करने के लिए सूत्र का उपयोग करें। सूत्र है: d=v × g 2, 2, जहां v मध्यम में ध्वनि की गति है, ΔT अल्ट्रासोनिक तरंग के उत्सर्जन से गूंज के रिसेप्शन से समय का अंतर है, और D सेंसर से सामग्री सतह तक दूरी है। इसके अतिरिक्त, चूंकि कंटेनर के ज्यामितीय आकार और ऊंचाई मापदंडों को जाना जाता है, इसलिए स्तर की ऊंचाई की गणना सूत्र l=e - d का उपयोग करके की जा सकती है, जहां l मापा स्तर की ऊंचाई है, E सेंसर इंस्टॉलेशन बेस से कंटेनर के नीचे की दूरी है (जो कि खाली टैंक या कुल टैंक ऊंचाई है), और DS सेंसर सरफेस से दूरी है।

हालांकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में कुछ बिंदुओं पर ध्यान दिया जाना चाहिए। सबसे पहले, ध्वनि की गति मध्यम और पर्यावरणीय परिस्थितियों से प्रभावित होती है, जैसे कि तापमान, दबाव, आर्द्रता, आदि। उदाहरण के लिए, हवा में, तापमान में प्रत्येक 1 डिग्री में वृद्धि के लिए, ध्वनि की गति लगभग 0 प्रति सेकंड 6 मीटर तक बढ़ जाएगी। इसलिए, वास्तविक मापों में, तापमान सेंसर आमतौर पर माप सटीकता सुनिश्चित करने के लिए तापमान मुआवजे के लिए स्थापित किए जाते हैं। दूसरे, अल्ट्रासोनिक तरंगें एक वैक्यूम में या अत्यधिक दबाव की स्थिति में प्रचार करने में सक्षम नहीं हो सकती हैं, इसलिए लागू वातावरण को भी सावधानीपूर्वक विचार करने की आवश्यकता है।

इसके अलावा, अल्ट्रासोनिक सेंसर की स्थापना की स्थिति और अभिविन्यास भी बहुत महत्वपूर्ण हैं। सेंसर को मापा सामग्री की सतह के साथ गठबंधन किया जाना चाहिए, और गूँज के साथ हस्तक्षेप को रोकने के लिए जितना संभव हो उतना बाधाओं से बचा जाना चाहिए। यदि कंटेनर के अंदर एक स्टिरर या अन्य संरचनाएं हैं, तो झूठी गूँज उत्पन्न हो सकती है। इस समय, सही गूँज की पहचान करने के लिए सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीक का उपयोग करने की आवश्यकता है। इसके अलावा, हवा में धूल, भाप या फोम भी अल्ट्रासोनिक तरंगों के प्रसार और प्रतिबिंब को प्रभावित कर सकते हैं। ऐसे मामलों में, हस्तक्षेप से निपटने के लिए अन्य उपायों को लेने की आवश्यकता हो सकती है।

अंत में, एक मामूली विवरण है जिस पर ध्यान देने की आवश्यकता है: अल्ट्रासोनिक स्तर मीटर की जांच के पास एक निश्चित दूरी है जिसे मापा नहीं जा सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उत्सर्जित अल्ट्रासोनिक पल्स में एक निश्चित समय की चौड़ाई होती है, और सेंसर में अल्ट्रासोनिक लहर का उत्सर्जन करने के बाद भी अवशिष्ट कंपन होंगे। इस अवधि के दौरान, प्रतिबिंबित इको का पता नहीं लगाया जा सकता है। इस दूरी को ब्लाइंड ज़ोन कहा जाता है। इसलिए, मापा सामग्री का उच्चतम हिस्सा आमतौर पर सेंसर के अंधे क्षेत्र में प्रवेश नहीं करना चाहिए।