« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « חיישנים ברמת טורבולנט או נוזל ענן

הבנת הפיזיקה של קוצר רוח וענן

חיישני רמה אופטיים מסתמכים על נתיב אופטי נקי, בלתי מופרך בין הנפלט לבין המקלט.בנוזלים הסוערים, זרימה מהירה, כאוטי יוצרת אינדיקציות קירור שונות ומציגה בועות אוויר או דיודיות המתונות המתפזרות את אותות האור באופן בלתי צפוי, או פיזור זה יכול לגרום למקלט לזהות אור גדול מדי (אם בועות אור מחזיר) או מעט מדי (אם הוא מגיע לריכוז מדויק) באופן קבוע, או פשוט, או לא נכון, אם הוא גורם).

עיצוב חיישן ובחירת חתימות

סליחות ו-Fashing

בידוד פיזי של הרכיבים האופטיים באמצעות דיור חזק, חלונות זכוכית, או עדשות ספירה יכול להפחית באופן דרמטי את ההשפעה של זעזועים. Encapsulated חיישנים ליצור גבול נוזל סטטי ליד הממשק האופטי, לחות ההשפעה של תנועה נוזלית מסיבית. לדוגמה, חיישן עם זווית 10 מעלות צר beam השוכן מאחורי זווית cylindrical shirdd יהיה הרבה פחות כוזבים בסוע LED חשוף מאשר חשוף.

אופטימיזציה של Wavelength Optimization

בחירת מקור אור עם אורך גל הממזער ספיגה ופיזור בנוזל הספציפי הוא קריטי.קרוב-infrared (NIR) אור ב 850-940 nm בדרך כלל חודר מים מעוננים, מזחלות, ונוזלים תעשייתיים רבים הרבה יותר טוב מאשר אור אדום או כחול גלוי.בסביבות טורחות מאוד, אפילו אורכי גל ארוכים יותר (למשל, 1300 nm) ניתן להשתמש, למרות עלות מסוימות עלות בפועל עלות כדי להגדיל באופן אוטומטי על בסיס חיישנים אמיתיים.

Beam Geometry ו- Collimation

חיישנים רחבים-באם רגישים יותר לקריאה כוזבת כי השתקפות שוטה הנגרמת על ידי זעזועים הם יותר סיכוי להכות את המקלט. Collimating האור לתוך אגודל צר, ממוקד להפחית את התפשטות זוויתית, מה שהופך את החיישן פחות רגיש ל off-axis פיזור. עבור נוזלים עם צפיפות חלקיקים גבוהה, aconntam עשוי למעשה לעזור על ידי ההסתברות כי כמה טונים להגיע מקלט - זה חייב להיות מכוונן - זה חייב להיות מתואם יישום.

עיבוד אותות מתקדמים וסינון

זמן-המשך

חיישנים אופטיים מודרניים יכולים לקחת מדידות רבות לשנייה וליישם מינוף נעים.ממוצע פשוט 10sample יכול להחליק החוצה פסגות קצר-דור מבועות אוויר ללא זמן תגובה עבור שינויים ברמה. אלגוריתמים מתוחכמת יותר להשתמש סינון החציוני כדי לדחות את החריגים תוך שמירה על שינויים בדרגה נוזלית.

תגית: Threshold

במקום סף קבוע ברמת אות, מערכות הסתגלות עוקבות כל הזמן את עוצמת אות הבסיס ולתאם את נקודת ההדק המבוססת על סטטיסטיקות ריצה.לדוגמה, ב חיישן ניטור טנק מזחלות, המעבד יכול לזהות את האות החציוני במהלך תקופות רגועות ולאחר מכן להגדיר סף ב ±3 סטייות סטנדרטיות.זה מונע ענן קצר של חלקיקים מכדי לציין באופן כוזב את רמת השינוי.

המונחים: differential Measurement

פתרון אלגנטי אחד משתמש בשני נוריות פולטות באורכי גל שונים - אחד נספג חזק על ידי הנוזל, אחד נספג חלש.על ידי מדידה היחס של אותות חוזרים, החיישן יכול לבטל רעש משותף כגון פיזור אור שנגרם על ידי זעזוע או רעעה.טכניקה זו כבר בשימוש כמה חיישנים ברמה מכוערת רוח, ויכול להפחית את הקריאה השקרית על ידי מעל 90% ברקמות.

התקנת הפרקטיקה הטובה ביותר

לתפוס את החיישנים באזורי קיסוס

הניחו את החיישן הרחק מן אינלט הנוזל, להבים סוערים, או צמת צינור שבו זעזוע הוא הגבוה ביותר.בטנקים רבים, התקנת היטב - צינור מחוסן מבודד עמודה של נוזל מתנועה גדולה - יכול ליצור אזור כמעט ללא תנועה. בדומה, הצבת החיישן בצד של טנק הפוך או יכול להפחית באופן משמעותי את הקריאה השקרית.

המונחים: abidence

הפעלת קרן אופטית בזווית כלפי מטה קלה (לא אופקי) מסייע למנוע פסולת צף או בועות החללינג במסלול אופטי.עבור חיישנים (לא גמישים), מתקן מזווית גם מפחית את הסיכון של אור המשקף קצף או vapor, אשר יכול לחקות משטח נוזלי.

מערכות פלושינג וטיהור

עבור נוזלי ענן מתמיד, ניקוי תקופתי של החלון האופטי הוא חיוני.מערכות טיהור אוטומטי שמטרתו מטוס קטן של נוזל נקי או דחוס אוויר על פני העדשה יכול לשמור על הפיקדונות מצטברות. כמה חיישנים כוללים ממחבים משולבים.ב עיבוד מזון, נקי-אין-במקום (CIP) מערכות ניתן לחלוף כדי לטהר את נמל החיישן במהלך מחזורי ניקוי שגרתיים.

טכנולוגיות חלופיות ושותפות

בעוד חיישנים אופטיים נשארים יעילים עבור יישומים רבים, כמה סביבות כל כך מאתגרות כי טכנולוגיות חלופיות מועדפות.

מקרה מחקר: הפחתה של זעקות שווא במפעל טיפול במים

צמח פסולת עירוני חווה 10-15 אזעקה ברמה כוזבת ביום מן החיישנים אופטיים בטנקים המבהירים העיקריים.נוזל הכיל מוצקים מושעה (500-3000 ppm) והיה נסער על ידי זרימה בלתי-השפעה.לאחר יישום תיקון תלת-מקודש - המתכופף ל-NIR 940 nm LEDs, התקנת עדיין משלם סביב כל חיישן, והוסיף 50-mplesan בתקשורת מסונן פחות מ LC חודשים ירידה של פחות מ- 940 $ עד אפסית של פחות מ- 000 של עד אפס של פחות מ- 000 פצעונים, 000 $.

פרוטוקולים של תחזוקה ופרוטוקולים של קאליברציה

ניקוי תקופתי

גם עם שיטות הטוב ביותר ההתקנה, חלונות אופטיים בהכרח לצבור סרט או קנה מידה. לוח זמנים תחזוקה צריך לכלול בדיקה חזותית ניקוי עדין עם בד רך או מכחול. להימנע מניקוי חודרי שיכול לשרוט את פני השטח האופטיים.

המונחים: Verification

השתמש בהפניה calibrated (למשל, גובה נוזלי ידוע או בלוק בדיקה) כדי לאמת את פלט חיישן החודשי.כמה חיישנים מודרניים כוללים שגרות מאובחנות עצמיות בנויות שיכול לזהות חלון מפרש ופלט אזהרה.

המונחים:

שינויים בטמפרטורות יכולים להשפיע על הפלט LED ואת הרגישות המקלט.חפש חיישנים הכוללים פיצוי טמפרטורה פנימי או לפעול על טווח טמפרטורה רחב (למשל, 40 מעלות C ל +85 ° C). עבור מתקנים חיצוניים, לשקול מגן שמש כדי למנוע ⁇ תרמי שעלול לגרום קריאה כוזבת.

מגמות עתידיות ב- Optical Level Sensing

טכנולוגיות מתפתחות מבטיחות אפילו ביצועים טובים יותר בנוזלים מאתגרים.אלגוריתמים של למידת מכונות רצים על מכשירים קצה יכולים ללמוד את דפוסי הרעש האופייניים של טנק ספציפי ולמבדיל שינויים ברמה אמיתית מאירועים טרנספורמטיביים.חיישנים אופטיים המשולבים עם פלטפורמות IoT יכולים לשתף נתונים עם חיישנים אחרים (לחץ, טמפרטורה, pH) כדי לבנות מודל תהליך הוליסטי המפצה על התערבות אופטית.

מסקנה

קריאה כוזבת בחיישנים ברמה אופטית הנגרמת על ידי זעזוע ובטיחות אינם ניתנים למדידה.על ידי הבנת הפיזיקה הבסיסית, בחירת עיצובי חיישן מתאימים ואורך גל, החל עיבוד אותות אינטליגנטי, ומתקנים תעשייתיים יכולים להשיג מדידות טמפרטורה אמינה ומדויקת. עבור היישומים הקשים ביותר, שילוב של חיישנים אופטיים וחלופה מספק אימות אסטרטגיות אלה מופחתות, למנוע תהליכים יקרים, שיפור בטיחות מורכב - עבור כל מתקן בטיחות מורכב.

לקריאה נוספת, ראה את המדריך הטכני להנדסה הנדסית של חיישנים ברמה אופטית 1FIRLT, את FLT:2Endress+Hauser Note for brewing and MilkigtureFLT 3: ואת כניסת FLT:4 מדע Direct על פיסיקה אופטית ברמת החיישן:5.