Temel Meydanları Anlamak

Optik seviye sensörleri bir ışık kirişi ile çalışır - bir LED veya lazerten atılır - ve yansımasını tespit etmek, iletiyi belirlemek veya ölçümlemek için kesintiye uğrar. Temiz, quiescent sıvılar, ışık yolu iyi tanımlanmış ve alınan sinyal gerçek sıvı arayüzü ile sıkı bir şekilde ilişkilidir. ancak, orta bulutlu veya turbulent olduğunda, optik yol değişkenli sinyal kalitesi, güvenilmez ölçümler, yanlış tetikleyiciler, veya tam sensör başarısız olur.

Bulutlu (veya turbid) sıvılar askıya alındı, katı partiküller, emüller veya ışık yakıcı olan mikrobubbles. Saçma derecesi, parçacık büyüklüğüne, konsantrasyona ve refraktif indeksin sıvıya göre azaltılmasına bağlıdır.Örneğin, atık su tedavisine ulaşırken, çok sayıda dolaylı yoldan 10 ila 100 μm'ye ulaşır ve ışıktan oluşan bir betonun aşırı dereceden farklı bir konsantrasyona ve psötterinasyona yol açar.

Turbulence başka bir karmaşıklık katmanı sunar. Hızlı, kaotik sıvı hareket, sıvı yüzeyinin yanaşmasına, form dalgalarına ve bazen akanlık zamanı ile ilgili frekanslarda dalgalanmalara neden olabilir. nominal olarak hala tank, inflow ve outflow akışları, ışık yolu boyunca etkili reraktif indeksi değiştirenler oluşturabilir.

Türbidity ve türbülansın birleşik etkisi çok açıktır: Saçma parçacıkları sürekli olarak akışla yeniden dağıtılır, bu nedenle ses profili hızla değişir. sensör sadece optik sağlamlığa sahip değildir, aynı zamanda gerçek seviye sinyal ve hızlı, yüksek hacimli gürültü arasında ayrım yapma yeteneğine sahiptir.

Improv Approach için Wavelong Selection

Türbidity ile savaşmak için en etkili stratejilerin biri, dalga boyun eğlendirici ve saçılmayı belirli bir sıvıya indiren bir işletim dalga boyun eğdirmektir.En küçük parçacıklar için, Rayleigh saçılma yaklaşık olarak ⁇ 4.

Pratikte, birçok endüstriyel bulut sıvısı, birkaç nedenden dolayı genellikle tercih edilir: Ancak, yakın-infrared (NIR) boyun eğlendirici dalgalar 850 nm aralığındaki 800 nm aralığındaki dalgalar genellikle tercih edilir:

  • [FONT:0)Redüklenmiş saç[[Dönemli: 1) Birçok süspansiyon için, saç teli kesiti NIR'ye taşınırken, özellikle de parçacıklar 1 μm'den daha küçük olduğunda azalır.
  • [Düzücü su absorpsiyonu[[Dönetici:0) Düşük su absültüsü[Dönetici:0) Düşük su absorpsiyonu[[Dönetici: 1 ) - Su, yaklaşık 900-1000 nm kadar az bir absorpsiyona sahiptir, ki bu da su bazlı sıvılar aracılığıyla en yüksek iletimi en üst düzeye çıkarmaya yardımcı olur.
  • [0]Available yüksek güç LEDleri ve fotodiodes[[Dönemli: 1) -- Güvenilir, ucuz bileşenler 850 nm, 940 nm ve 1050 nm'de yaygın olarak mevcuttur.

Özellikle zorlu sıvılar için, karanlık kimyasal yığınlar veya yüksek hacimlilar gibi, yüksek hacimli fermentasyon genelleme, hedef sıvı ve diğer yüksek dalgalar tarafından güçlü bir şekilde absorbe edildiği yerde, su absorpsiyon artışları ve bileşen maliyetleri yükselir. Bazı gelişmiş sensörler kullanım süresi:0).

Dış araştırmalar, yalnızca sensör doğruluğunu belirli bir bütçe uygulamalarında% 60'a kadar geliştirebileceğini göstermiştir. Sıvının spektrfofofotoometre veya edebiyat verilerinden vazgeçmiş - sensör seçiminden önce temel bir ilk adım.

Gelişmiş Signal Filtreleme ve İşleme

En uygun bir dalga ile bile, bir türkülte sıvıdaki optik seviyedeki ham çıktı gürültülü bir temel içeriyor. Signal processing, yavaş, lagging filtrelerine başvurmak olmadan bu gürültüden gerçek seviye bilgiyi çıkarabilir.

Low-Pass ve Band-Pass Filtreing

Basit bir hareketli veya üst düzey düşük frekanslı filtre, yüksek frekanslı konbülantür gürültüyü giderek artan yanıt zamanında kaldırmalıdır.Kapa frekansı beklenen yüzey dalga frekansından daha düşük olmalıdır (örneğin 5 Hz’in altında) ancak yavaş sıvı seviyesini takip etmek için yeterince yüksek (örneğin, doldur /drain döngüleri).

Band-pass filtrelemesi, baskın türbülans gürültünün belirli bir frekans bandı kapladığı zaman yararlıdır, çünkü seviye sinyal yarı zamanlı veya yavaş yavaş değişir. Örneğin, bir pompa 10 Hz'de periyodik dalgalanmalara neden olursa, bu frekansın altındaki bir filtre daha düşük frekanslarda sinyali korurken bu bileşeni ortadan kaldırır.

Adaptif Filtreleme ve Kalman Teknikleri

Statik filtreler, kanal hızıyla değişen akış özelliklerine sahip olduğunda yeterli olmayabilir. Adaptif filtreler, gürültünün en az sabit olmadığı zaman bile optimum durum tahminleri üretebilir. bir sensör mikrokontrolörleri, gürültü parametreleri arasındaki hatayı en aza indirmek için sürekli olarak ayarlayabilirler, ancak sonuç olarak, bir Kalman filtre modelleri, sistem dinamikleri ve ölçüm gürültüsünün bu kadar basit filtrelerle daha iyi tahminler üretebilir.

Örneğin, sıvı karbonatın her iki turda hem de turbulence yarattığı bir içecek dolum hattında, bir Kalman filtresi, ham sinyal eşine kıyasla% 80'den fazla seviyede okuma değişkenliğini azaltabilir.

Pulse Coding ve Correlation

Bazı optik sensörler, modülasyonlu ışık pulslarını (örneğin, puld LED'leri) kullanır ve alınan sinyali diğer sensörlerden uzaklaştırır.Bu teknik, havalimanlarını ve sinyalleri diğer sensörlerin işaretlerini azaltır, ancak aynı zamanda, çoklu pullar üzerinden en iyi şekilde entegre edilen rastgele ampliyon varyasyonlara bağışlanır.

Hostile Media için Sensör Tasarımı Geliştirme

Sensör başının fiziksel inşaatı, sinyal bütünlüğünü korumak için yeteneğini dramatik bir şekilde etkileyebilir. Çeşitli tasarım değişiklikleri, bulanıklaştırma, saçılma ve türbülans etkilerini azaltmak için kanıtlanmıştır.

Optik Kaplamalar ve Yüzey Tedavisi

Bulutlu sıvılarda Solid Parçacıklar optik pencerelerde bir araya gelme eğilimindedir, yavaş yavaş ışık iletimini azaltır. Hydrophobic veya oleofobik kaplamalar, su kaynaklı ve petrol kaynaklı atıkların azaltımı sağlarlar, çünkü son derece aşındırıcılar için, bir fifiller veya elmas gibi karbon (DLC) kaplama hem direnç hem de düşük yüzey enerjisini sağlar, temizlemeyi kolaylaştırır. Bazı sensör kafaları temizlemeyi kolaylaştırır.

Birden fazla Işık Yolu ve Red dışı Kanallar

Tek bir yayıcı-detector çifti yerine, bir sensör farklı açılardan birkaç optik yol içerebilir.Bir turbid ortasında, bir yol yerel parçacık tıkanması nedeniyle başka bir şekilde daha belirsiz olabilir. sensör daha sonra en güçlü sinyal ile yolu seçebilir veya kilo vermeden önce sinyalleri birleştirebilir. iyi bilinen bir uygulama:0).

Robust Optomechanical Design

Mekanik düşünceler, birkaç metre boyunca bile kapalı olan bir sıvıyı azaltmak için dar bir kirişin kullanımını içerir.Depresif sensörler (bir tankın karşı tarafında retrolector kullananlar gibi), kirişin küçük bir noktaya odaklandığını ve retroreflector'un sinyalinin güvenli ve düzgün bir şekilde sabitlendiğini sağlar.

Termal Yönetim ve Eşleştirme

Sıcaklık değişiklikleri sıvının absorpsiyon spektrumunu ve fotodiodes'un duyarlılığını değiştirebilir ve sıvı sıcaklığın üzerindeki sensörleri içeren yüksek kaliteli sensörler, aksi takdirde tartışmalı yansımaları yapar.

Kurulum ve Sistem-Level En İyi Uygulamaları

Sensör tasarımının ne kadar sofistike olursa olsun, bakımsız yükleme faydalarını geri alabilir. Sensörin yeri, yönelim ve sıvı akış desenine olan ilişki kritiktir.

Turbulence'ı Miniye Tutulma

Sensörleri sıvı insekizlerden uzak dur, kapılar, agitatörler ve altmerged tıkanmaları. Tank sürekli karıştırılırsa, sensörin güvenilir bir şekilde ölçülebileceğini düşünün. Yine de, ultrasonik seviyedeki algılamanın standart bir uygulaması olduğunu düşünün.

Optik Baffles ve Işık Muhafızları

Güneş veya kapalı aydınlatmadan gelen orta ışık, sensör sinyalini aşırı derecede uzatabilir, özellikle sıvı bulutlu ve dedektörü yüksek bir kazanç sağlar. sensör başının etrafındaki bir fiziksel kalkanı blok açmaz, düşük çözünürlük materyaline monte edilir.

Düzenli Kalibrasyon ve Bakım

Zamanla, optik yüzeyler kademeli olarak kaplamalarla bile kirli hale gelir. Kayıt süresiz temizlik ve yeniden ayarlama[Dönetici ile bilinen turbidity ile referanslı sıvıyı kullanarak). Yatakta kalibrasyon, sensörü standart bir turbidity çözümü içeren bir kovalama ile yapılabilir. Bazı modern sensörler sunar:0).Sınıflar aşırı sağlanamaz.[Dönemlileştirmeler[Dönemli müdahaleler)

Süreç Kontrolü ile entegrasyon

Optik sensörlerden gelen seviye verileri izolasyonda kullanılmamalıdır. Optik ölçümde bir basınç sensörü veya ikinci bir seviye sensör (ultrasonik veya radar) kırmızıdansiyon sağlar. Kontrol sistemi plaubilite kontrolleri gerçekleştirir: optik sensör hiçbir değişiklik gösterirse, optik okuma sensörü, geçen bir balon veya büyük bir clump nedeniyle neden olan yanlış bir sinyaldir.

Pratik Uygulama Vakaları

Atıksu Tedavisi - Sludge Level Tespiti

En talep edilen uygulamalardan biri, dar bir kiriş ve düşük geçit filtresi (zaman sabit 2 saniye) ile belirlenen arayüzleri tespit etmektir.

Gıda ve İçecek - Sular ve Pulp

portakal suyu konsantre veya domates salakları tutan tanklarda, sıvı hem viskous hem de son derece saç telleridir. sensör pencereye kadar nm kırmızı kaynağına kıyasla yaklaşık% 40 oranında azalır. Oturma ile bir sensör sürekli bir sorundur.

Kimyasal İşleme - Polimerizasyon Reaktörler

Polimerizasyon sırasında, reaksiyon karışımı, açık bir sıvıdan bulutlu, viskous salçasına kadar değişir. Optik düzeyde bir sensör tüm geçiş boyunca çalışmalıdır. Multi-wavelong diferansiyel ölçüm (bir dalga boyun eğir, biri sürekli olarak turbiyasız olarak çalıştırılır).

Future rotası ve Gelişen Teknolojiler

Endüstri 4.0 ve akıllı sensörlere yönelik sürüş, yeni yetenekler optik düzeyde ölçüm getiriyor. Mekanik işlemcilerde çalışan makine öğrenme algoritmaları şimdi farklı gürültü kalıpları (örneğin, kanalize vs. hava bobbles vs. sensör fouling) ve sinyal işleme stratejileri gerçek zamanlı olarak değiştirebilir. Aşırı turbidity, zaman-of-flight sensörleri (LIDAR) kullanarak, yüzeyleri yakalamak için, direkt yansımaları yakalamak için, direkt yansımaları yakalamak için daha derine nüfuz edebilir.

Ayrıca, fiber optik algılamayı dağıtın - tüm kablo algılama elemanı olarak hareket eder - Rayleigh arkalarını analiz ederek bir tankın uzunluğu boyunca seviye ölçümler sağlar. Bu teknoloji hala kısa menzilli endüstriyel kullanım için ortaya çıkıyor, ancak geleneksel sensörlerin başarısız olduğu yüksek oranda söz veriyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Optik seviye sensörleri bulutlu ve çalkantılı sıvıları, saçılma, absorpsiyon ve hızlı sıvı hareket nedeniyle şiddetli sinyal bozulması ile karşı karşıya kalır.Bu zorluklarla birlikte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte ve betonda sabit sistemlere ve betonda, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, kontrollerde ve sabit sistemlere göre sabitlenebilirlikli sistemlere göre sabit sistemlere göre sabitlenebilirlik sağlar.

Dış referanslar:0)Standart Eğitim - Optik Seviye Sensör Turbidity Teknikleri) ⁇ üstün - Turbulent Sıvılar için Adaptif Filtreleme) ve [[DörLand- Optik Seviye Sensing in Harsh Ortamları) belirli metodolojilere daha derin bir şekilde atfedilir.