Ультразвуковые датчики для агрессивных сред и работы под давлением ELHART UCS

• Резьба на корпусе М30×1,5.
• Конфигурирование при помощи входа Teach-in.
• Различные типы выходов: дискретные (PNP, NPN, Push-Pull), аналоговые (4…20 мА, 0…10 В) или цифровые.
• Рабочий диапазон 250 см.
• Погрешность измерения 1% от измеряемой величины.
• Возможность работы в среде избыточного давления до 1 МПа.
• Температурная компенсация (для точной работы при работе во всем диапазоне температур -25…+70 °С).
• Доступен интерфейс ModBus для модификации UCS.xx-250-RS.

Ультразвуковые датчики излучают высокочастотные звуковые импульсы с заданной периодичностью, которые распространяются в воздухе со скоростью звука. При встрече с объектом, звуковая волна отражается от него и возвращается обратно к датчику в виде эха. Датчик воспринимает этот сигнал и рассчитывает расстояние до объекта, основываясь на временном промежутке между моментом излучения сигнала и получением отраженного эха сигнала.

Благодаря этому принципу, возможно измерение расстояния до любых отражающих звук материалов, независимо от их цвета, прозрачности, электропроводности и т.д.

Сам ультразвуковой датчик представляет собой устройство, состоящее из ультразвукового излучателя (который одновременно является и приемником), электронной платы и выходного разъема или кабеля. Датчик формирует аналоговый сигнал, пропорциональный расстоянию до объекта или дискретный сигнал, который изменяется при достижении объектом заранее установленного расстояния.

Излучатель / приемник представляет собой пьезоэлемент, который излучает ультразвук в режиме излучения (генерации) и преобразует принятые колебания в электрический сигнал в режиме приема. Электронная плата измеряет время прохождения ультразвука в воздухе и преобразует его в измеряемое расстояние. При этом скорость распространения звука в воздухе известна и зависит от температуры — поэтому внутри датчика встроен датчик температуры, обеспечивающий температурную компенсацию измерения для повышения точности.

В свою очередь, сама возможность измерения (затухание звуковой волны, а следовательно и максимальное расстояние) зависит от следующих факторов:

• температура воздуха (чем выше, тем меньше максимальное расстояние);
• относительная влажность воздуха (чем выше, тем меньше максимальное расстояние);
• давление среды (чем выше, тем больше максимальное расстояние).

В случае, если давление близко к атмосферному, а температура и относительная влажность равны 20 °С и 50% соответственно, то в этом случае максимальное расстояние соответствует заявленному производителем. В случае отличия данных параметров, эта величина может как уменьшаться, так и увеличиваться.

Так как основную информацию о расстоянии до объекта дает отраженный сигнал, характеристика поверхности наряду с углом падения звуковой волны значительно влияет на работу ультразвуковых датчиков. Лучше всего датчики работают с хорошо отражающими звук поверхностями: стеклом, жидкостями, гладким металлом, деревом, пластиком. Для поверхности данных материалов, допустимо отклонение от перпендикулярного направления луча не более, чем на 3 градуса. Соответственно, при измерении расстояния до сыпучих объектов или имеющих неровную поверхность, допустимый угол может быть намного больше и определяется экспериментально.

В месте установки датчиков следует избегать завихрений воздушных потоков, а также учитывать факт взаимного влияния датчиков при их близком расположении друг к другу.

Контроль уровня концентрированных кислот, щелочей и других агрессивных жидкостей

В пищевой промышленности при производстве моющих растворов в цехах CIP/SIP концентраты HNO₃ и NaOH хранятся в емкостях из пластика или нержавеющей стали. Датчики UCS успешно применяются для измерения уровня кислот и щелочей в этих емкостях бесконтактным способом.

Доступны версии датчика с корпусом из нержавеющей стали AISI 316 и с корпусом из PTFE.

• Для применения в пищевой индустрии.
• Устойчивость к агрессивным воздействиям и давлению до 10 бар.

Важные замечания:

• Данные датчики нельзя применять при температуре свыше +70 °С.
• Применение датчиков UCS для контроля уровня приготавливаемых растворов кислот и щелочей в емкостях на CIP/SIP-установках может быть ограничено из-за интенсивного пенообразования, препятствующего отражению УЗ волн.

Давление со стороны чувствительной поверхности

• Зона А — допустимо использование под давлением.
• Зона Б — недопустимо использование под давлением.

Подключение датчиков осуществляется с помощью разъема М12х1.0 (5 контактов), расположенного на торце корпуса.

Пример: UCS.S1-250-AI.