Ultrasoon niveaumeting

Ultrasone niveaumeting is een populaire techniek voor het meten van niveaus in vloeistoftanks en debietmeting in open kanalen. De technologie vergt geen contact met het fluïdum wat een aantal voordelen biedt inzake duurzaamheid en betrouwbaarheid. Dit ‘back to basics’ artikel bekijkt de werking van ultrasoon niveaumeting en een aantal belangrijke aandachtspunten.

De term ultrasoon verwijst naar geluidsgolven in het gebied van 20 tot 200 kHz, wat voor mensen niet hoorbaar is. De niveaumeting maakt gebruik van het time of flight principe.

De sensor zendt een puls uit van een ultrasone golf en registreert vervolgens de tijd tussen het uitzenden van die puls en het ontvangen van een reflectie.

Wanneer de sensor bovenin een tank geplaatst wordt is die tijd evenredig met de afstand tot het vloeistofoppervlak waarop de puls gereflecteerd wordt.

Omdat ook de wanden van de tank en eventuele obstructies een echo kunnen geven moet het terugkerende signaal gefilterd worden. De reflectie met de hoogste amplitude komt overeen met de reflectie op het oppervlak en wordt geselecteerd voor de berekening van het niveau.

Aandachtspunten bij het gebruik van ultrasone niveaumeting

Het piëzoelektrisch kristal dat gebruikt wordt om de ultrasone puls op te wekken, is afhankelijk van de temperatuur. Dat effect wordt in het meetinstrument gecompenseerd door de temperatuur ook te meten. Buiten het temperatuurbereik opgegeven door de fabrikant kan echter geen betrouwbare meting gegarandeerd worden.

Voor een betrouwbare meting moet het instrument exact loodrecht boven het oppervlak geplaatst worden. Anders loopt men het risico dat de echo op het oppervlak niet rechtstreeks gemeten wordt, wat een foute uitlezing zou veroorzaken.

Voor het meten van solids kan hierop een uitzondering gemaakt worden. Bij solids is het oppervlak niet mooi horizontaal zodat sowieso geverifieerd moet worden welke reflectie de sensor eigenlijk meet en hoe dit vertaald kan worden naar de hoeveelheid product in de tank.

Ultrasone niveaumeting is een contactloze technologie en dat moet ook zo blijven. Wanneer product of condensatie op de sensor blijft hangen, kan dit de meting beïnvloeden of zelfs onmogelijk maken.

In tanks met een roerwerk moet geverifieerd worden dat niet de reflectie op dat roerwerk gemeten wordt, bijvoorbeeld door de sensor aan de rand van de tank te plaatsen.

Schuimvormende producten kunnen aanleiding geven tot een reeks van kleine reflecties waarbij het instrument geen eenduidige niveaumeting meer kan doen. Indien schuimvorming niet vermeden kan worden, is ultrasone niveaumeting doorgaans niet de aangewezen technologie om de hoeveelheid product in een tank te bepalen.

Voor het meten van het debiet in een open kanaal moet men rekening houden met luchtverplaatsingen. Wind kan de radiogolven ‘meenemen’ zodat geen reflectie meer uitgelezen wordt. Zonneschijn kan de temperatuur in de sensor doen oplopen tot buiten het meetbereik.

© Productivity.be, Tekst: Erwin Vanvuchelen