ترانسمیتر سطح اولتراسونیک دستگاهی است که از امواج صوتی برای اندازه‌گیری سطحِ (به طور پیوسته) مایعات یا جامدات استفاده می‌کند. این تجهیز می‌تواند اندازه‌گیری‌های بلادرنگ و بدون تماس ارائه دهد و در صنایع مختلف به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار گیرد.

چگونه یک سنسور اولتراسونیک کار می کند؟

می‌دانیم صوت چیست و چگونه و با چه سرعتی در هوا حرکت می‌کند. اما این موضوع چگونه در یک سنسور اولتراسونیک به کار می‌رود؟ یک سنسور اولتراسونیک یک پالس صوتی در محدوده اولتراسونیک (<20 kHz) منتشر می‌کند. این پالس صوتی با سرعت صوت در هوا (حدود ۳۴۴ متر بر ثانیه) حرکت می‌کند تا زمانی که با یک جسم برخورد کند. پالس صوتی از جسم منعکس شده و به‌صورت معکوس به سنسور برمی‌گردد، در جایی که این “پژواک” دریافت می‌شود.

با اندازه‌گیری زمانی که طول می‌کشد پالس صوتی از سنسور به جسم برود و دوباره به سنسور بازگردد، فاصله جسم با دقت محاسبه می‌شود. این اصل اندازه‌گیری "زمان پرواز" (Time of Flight) یا اندازه‌گیری زمان عبور نیز نامیده می‌شود. در این گونه تجهیزات عموماً فیلترگذاری به کار می‌رود تا به تشخیص تفاوت بین پژواکِ واقعیِ حاصل از ماده و پژواک‌های کاذب ناشی از نویزهای صوتی و الکتریکی کمک کند.

اگر از یک سنسور اولتراسونیک برای تشخیص یک جسم یا انجام اندازه‌گیری سطح یا فاصله استفاده کنیم، در حالت ایده‌آل این کار باید با دقت انجام شود. برای رسیدن به این دقت، باید متغیرهایی را در نظر گرفت که می‌توانند بر عملکرد سنسور اولتراسونیک تأثیر بگذارند؛ متغیرهایی مانند دما، سرعت صوت در هوا، رطوبت، فشار هوا و میرایی صوت. دما بیشترین تأثیر را بر سرعت صوت دارد. هرچه هوا گرم‌تر شود، سرعت صوت افزایش پیدا می‌کند.

برای جبران این موضوع، برخی از دستگاه‌های اندازه‌گیری سطح اولتراسونیک ــ مانند Burkert LT8177 ــ دارای جبران‌سازی دمای داخلی هستند. به این معنی که این سنسورها دمای لحظه‌ای را اندازه‌گیری کرده و مقدار اندازه‌گیری ‌شده را بر اساس آن اصلاح می‌کنند. این کار باعث بهبود دقت اندازه‌گیری می‌شود.

ناحیه مرده

کریستالی که پالس ارسالی را تولید می‌کند باید قبل از دریافت پژواک، از لرزش بازایستد. (Blanking Distance) ناحیه‌ای در جلوی سطح ترانسدیوسر است که در آن اندازه‌گیری سطح امکان‌پذیر نیست، زیرا در این فاصله، پژواک قبل از آن‌که لرزش کریستال کاملاً متوقف شود، بازمی‌گردد.

نکات عملیاتی جهت استفاده از تجهیز

ترانسدیوسر باید بر سطح سیال عمود باشد.

ترانسدیوسر را دور از ورودی مخزن نصب نمایید تا از تداخل با محیط جلوگیری به عمل آید.

ترانسدیوسر نباید خیلی به دیواره های مخزن نزدیک باشد تا از تداخل جلوگیری شود.

وقتی که کاربر ترانسدیوسر را روی مخزن حاوی جامدات نصب می کند نباید ترانسدیوسر به سمت خروجی مخزن جهت گیری کرده باشد.