5.2. Работа блока излучения датчика probe
Излучатели ультразвука можно подразделить на две большие группы: первая - излучатели-генераторы; вторая - электроакустические преобразователи.
Работа блока излучения датчика PROBE основана на пьезоэлектрическом принципе. Суть эффекта состоит в том, что если к определенным материалам (пьезоэлектрикам: кристаллам кварца, турмалина) приложить электрическое напряжение, то произойдет изменение их формы (рис. 2).
Батарея
Батарея
Пьезоэлемент
Рис. 2. Обратный пьезоэлектрический эффект
П
Давление
Нет давления
Рис. 3. Прямой пьезоэлектрический эффект
Возвращающиеся (отраженные) ультразвуковые импульсы оказывают давление на пьезокристаллы (вдоль механической оси) в результате чего вдоль электрической оси появляется электрический сигнал. В этом случае пьезоэлемент функционирует как первичный измерительный преобразователь ультразвукового датчика. В рассматриваемом ультразвуковом датчике для излучения и приема ультразвука используются один и тот же элемент.
5.3. Устройство и принцип измерения ультразвукового уровнемера probe
Современные ультразвуковые измерительные преобразователи (датчики) находят широкое применение в технике автоматических измерений различных технологических процессов: уровней жидких и сыпучих сред, расходов жидких и сыпучих продуктов и т. д.
Предлагаемый в работе ультразвуковой уровнемер PROBE предназначен для измерения уровня жидких продуктов (воды, пульпы) в зумпфах, камерах флотационных машин, растворных баках реагентов и др. Уровнемер также может быть использован для измерения уровня в бункерах сыпучего материала при наличии эффективных систем пылеподавления.
Общий вид датчика представлен на рис. 5.
Головка датчика
Вторичный
преобразователь
Резьбовое крепление
Крышка на шарнирах
Вход кабеля
Рис. 5. Вид датчика
После правильной установки уровнемера необходимо подключить питание. При подключении датчика на жидкокристаллическом дисплее появляется индикация логотипа прибора и три ноля (рис. 5). Примерно через 6 с прибор автоматически переключается в режим «Работа» и показывает расстояние от рабочей поверхности датчика (головки блока излучателя) до измеряемой среды в принятых единицах измерения.
Клавиша
‘20’
Клавиша
‘4’
Рабочий статус
Режим программирования
Сегмент дисплея
Единицы дисплея
Рис. 5. Изображение дисплея
Графическая часть прибора дает наглядную информацию о состоянии датчика. Эта информация поможет правильно установить уровнемер и добиться наилучших результатов работы.
Датчик может находиться в одном из трех состояний: «Пауза» («Waiting»), «Блокировка/ошибка» («Loe/Fault») и «Норма» («Good»).
В состоянии «Пауза» на индикаторе слева появляется изображение логотипа прибора, меняющееся с полного на неполное.
В состоянии «Ошибка» высвечивается знак «?»
В состоянии «Норма» появляется полное изображение прибора.
Особенностью использования датчика является то, что его необходимо устанавливать там, где, как правило, работают двигатели, имеется наличие пылевидных частиц между блоком излучателя и измерительной средой, температурные колебания, что искажает показания, поэтому применять их нужно в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
В соответствии с инструкцией по эксплуатации ультразвуковой датчик типа PROBE устанавливают таким образом, чтобы сигнал был перпендикулярен поверхности измеряемой среды, и на его пути не было препятствий. Ультразвуковой сигнал не должен пересекаться с толстыми стенами, швами, трапами и т. п.
Датчик PROBE имеет зону нечувствительности 0,3, которая обусловлена тем, что первичному измерительному преобразователю (головке датчика) необходимо время для перенастройки из режима излучения в режим приема ультразвуковых волн, т. к. он является излучателем и приемником одновременно.