超音波レベルゲージは、タンク、サイロ、その他のコンテナ内の液体または固体のレベルを測定するために、さまざまな業界で広く使用されています。信頼できる超音波レベルゲージのサプライヤーとして、当社は測定精度の重要性を理解しています。このブログでは、ユーザーが使用を最適化し、信頼性の高い結果を確保するのに役立つ超音波レベルゲージの測定精度に影響を与える可能性のある要因について説明します。
1. 環境条件
温度
温度は空気中の音速に大きな影響を与えます。超音波レベルゲージは、超音波がトランスデューサーから媒体の表面に伝わり、戻ってくるのにかかる時間に基づいて距離を測定するため、音速の変化は測定精度に影響します。空気中の音速は温度とともに増加します。式 (v = v_0+\ 0.6T) によると、(v) は温度 (T) での音速 (摂氏)、(v_0 = 331m/s) は 0°C での音速です。たとえば、温度が 20°C から 30°C に変化すると、音速は約 (0.6\times(30 - 20)=6m/s) 増加します。この変化により距離が不正確になり、レベル測定に影響を与える可能性があります。
当社のような一部のハイエンド超音波レベルゲージ4線式超音波液体レベル計、温度補償機能を搭載しています。これらの機能は、リアルタイムの温度に基づいて測定値を調整し、温度変化によって生じる誤差を軽減します。
湿度
温度に比べれば程度は低いですが、湿度も空気中の音速に影響します。空気中に水蒸気が存在すると空気の密度が変化し、超音波の伝播速度に影響を与えます。一般に、湿度が上昇すると、空気中の音速はわずかに増加します。ただし、ほとんどの産業用途では、湿度の影響は他の要因に比べて比較的小さいため、無視されることがよくあります。
風と気流
測定エリアに強風や気流があると、超音波が散乱したり偏向したりする可能性があります。その結果、超音波信号がターゲット表面に直接到達しなかったり、受信エコーが弱かったり歪んだりする可能性があります。たとえば、オープントップタンクや屋外用途では、風によって超音波が意図した経路から吹き飛ばされる可能性があります。この影響を軽減するには、超音波レベル計を保護された場所に設置するか、風よけ装置を使用することをお勧めします。
2.媒体の特性
表面状態
正確な測定には、測定媒体の表面の状態が非常に重要です。表面がでこぼこしていたり、振動していたり、泡立っていたりすると、超音波は表面に当たってさまざまな方向に散乱します。これにより、弱いエコーまたは複数のエコーがトランスデューサーで受信されることになり、超音波の飛行時間を正確に決定することが困難になります。
例えば、常に液体が撹拌されている薬品タンクでは表面が荒れてしまい、測定精度が低下します。そのような場合、当社では、スプリット型超音波液面計良い選択かもしれません。表面の撹拌によって引き起こされる干渉を除去するように調整することができ、それでも比較的正確な測定を提供できます。
密度と粘度
媒体の密度と粘度も超音波の伝播に影響を与える可能性があります。高密度または高粘度の媒体は、超音波をより多く吸収または散乱させ、エコー信号の強度を低下させる可能性があります。たとえば、濃厚なスラリーや重油を測定する用途では、超音波がより急速に減衰し、エコーが弱くなることがあります。これには、信号が媒体の表面に到達し、正確な測定に十分な強度で戻ってくることを保証するために、超音波レベル ゲージに高出力トランスデューサが必要です。
化学組成
媒体の化学組成により、トランスデューサ表面に腐食や汚れが生じる可能性があります。腐食によりトランスデューサーが損傷し、超音波の送受信能力に影響を与える可能性があります。トランスデューサ上の固体の堆積などの汚れも、超音波を遮断したり、トランスデューサと媒体の界面の音響特性を変化させたりする可能性があります。これらの問題を防ぐには、トランスデューサの定期的な検査と清掃が必要です。私たちの4～20mA 5 防爆型超音波液面計測定精度に対する化学組成の影響を最小限に抑えるために、耐腐食性と洗浄が容易な素材を使用して設計されています。
3. 設置要素
取付位置
超音波液面計の取り付け位置は重要です。ゲージが容器の中心より垂直に設置されていない場合、超音波が媒体の表面ではなく容器の側壁に当たる可能性があります。これにより、誤ったエコーや不正確な測定が発生する可能性があります。また、トランスデューサと媒体表面との間の距離は、レベルゲージの指定範囲内である必要があります。近すぎると、トランスデューサーが直接波と反射波を区別できない可能性があります。遠すぎると、エコー信号が弱すぎて正確に検出できない可能性があります。
取付高さ
超音波液面計の取り付け高さは測定範囲に影響します。取り付け高さが正しく設定されていないと、液面計が測定範囲の限界に達し、正確な指示値が得られない可能性があります。たとえば、取り付け高さが低すぎる場合、レベルゲージはコンテナの全範囲を測定できない可能性があります。高すぎると、エコー信号が減衰しすぎて正確に検出できない可能性があります。
4. 機器関連の要素
トランスデューサーの品質
トランスデューサの品質は、測定精度に影響を与える重要な要素です。高品質のトランスデューサーは、強力で集中した超音波信号を発することができ、信号はより効果的に媒体の表面に到達し、鮮明なエコーを受信できます。低品質のトランスデューサには、不均一な放射、高ノイズ信号、低感度などの問題が発生する可能性があり、これらはすべて不正確な測定につながる可能性があります。
電子回路設計
超音波レベルゲージの電子回路は、超音波信号を処理し、飛行時間を計算し、それをレベル測定値に変換する役割を果たします。適切に設計された電子回路により、超音波の時間間隔を正確に測定し、さまざまな誤差を補正できます。逆に、回路の設計が不十分だと、信号の歪み、不正確な時間測定、不安定性などの追加のエラーが発生する可能性があります。
較正
超音波液面計の精度を確保するには、適切な校正が不可欠です。校正プロセス中、レベルゲージは容器内の媒体の実際のレベルと一致するように調整されます。校正が正しく行われていなかったり、定期的に校正が行われていなかったりすると、測定結果が実際の値と乖離してしまいます。当社は、ユーザーが超音波レベルゲージの精度を確保できるよう、専門的な校正サービスと詳細な校正手順を提供します。
調達に関するお問い合わせ先
経験豊富な超音波レベルゲージのサプライヤーとして、当社はお客様の測定ニーズを満たす高品質の製品と信頼性の高いソリューションを提供することに尽力しています。弊社にご興味がございましたら、4線式超音波液体レベル計、スプリット型超音波液面計、4～20mA 5 防爆型超音波液面計その他の製品についての詳しい製品情報や調達のご相談など、お気軽にお問い合わせください。お客様のアプリケーションで正確かつ信頼性の高いレベル測定を実現するために、お客様と協力できることを楽しみにしています。
参考文献
- スミス、J. (2018)。超音波センシング技術: 原理と応用。エルゼビア。
- ジョンソン、R. (2019)。産業用測定および計装。マグロウ - ヒル教育。
- ブラウン、A. (2020)。超音波測定に影響を与える環境要因。測定科学ジャーナル、15(2)、123 - 136。