Ультразвуковые датчики излучают звуковые волны с частотой выше диапазона человеческого слуха (более 20 кГц). Эти звуковые волны отражаются от поверхности заданной цели (например, дна резервуара, содержащего сок с мякотью), и возвращаются к ультразвуковому уровнемеру для регистрации данных о потоке и уровне.

Ультразвуковые уровнемеры используются для контроля потока и уровня жидкостей в пищевой промышленности. Методы определения уровня полноты безопасности (SIL) и контрольно-измерительные приборы разработаны с учетом требований надежности испытаний и сертификации в соответствии с нормативными требованиями в отраслях производства жидкостей и пищевой продукции.

В пищевой промышленности признана ценность использования ультразвуковых волн для безопасного и точного измерения и мониторинга, когда сенсорные системы необходимы для обнаружения и точного контроля уровня жидкости.

Принцип работы ультразвуковых датчиков уровня

Непрерывные ультразвуковые импульсы контролируют уровень в резервуарах, будучи установленными в верхней части резервуара выше зоны блокировки. Импульсы проходят через пустое пространство резервуара над поверхностью жидкости, затем через жидкость (сок, мякоть или другие водные жидкости) до дна резервуара. Расстояние от уровня жидкости до дна резервуара измеряется ультразвуковым датчиком и целью обнаружения на дне резервуара.

Расчет времени, которое требуется ультразвуковому импульсному сигналу, чтобы пройти от ультразвукового передатчика до цели и обратно, зависит от точного значения скорости звука в воздушной среде. Деление времени прохождения импульса на два и умножение результата на скорость звука дает точный уровень сока в резервуаре.

Формула:
Уровень = скорость звука в конкретной воздушной среде производственного помещения X время задержки ÷ 2.

Анализ рисков и критические контрольные точки

Производители пищевых продуктов регулируются руководящими принципами применения Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). Во время производства и изготовления пищевых продуктов из коллоидных жидкостей контроль критических пределов каждой контрольной точки для предотвращения, ограничения или снижения рисков безопасности до приемлемого уровня регулируется Разделом 120.1(a) Части 120 Свода федеральных правил (CFR), Раздел 21. Периодические испытания являются важной частью проверки функции безопасности уровнемера.

Уровнемеры, такие как реле, ультразвуковые уровнемеры, радиочастотные уровнемеры, врезные датчики давления и другие приборы SIL, представляют собой системы, предназначенные для предотвращения и регулирования возможности возникновения опасных событий. Это оборудование сертифицировано для обнаружения состояния переполнения в резервуаре или баке. Процедуры испытаний, проводимые конечным пользователем, такие как проверка уровня или частичная проверка уровнемеров, для поддержания рейтингов SIL предотвращают отказы приборов или переполнение резервуаров, поддерживая надлежащие уровни безопасности. Стандарт IEC 61508 обеспечивает систематический подход к проектированию и испытаниям изделий, используемых в приложениях, связанных с безопасностью. МЭК (Международная электротехническая комиссия) определяет СИС (Система инструментальной безопасности) и составила соответствующие стандарты. Требования к соответствию уровнемеров определены в стандарте IEC 61508, который применяется к производителям пищевой продукции и поставщикам изделий SIL.

Измерение уровня жидкости в одной точке

Датчики измерения точечного уровня отмечают заданное состояние уровня жидкости в процессе производства сока или мякоти. Эти датчики контролируют условия переполнения, запуская функцию аварийной сигнализации.

Более сложные датчики непрерывного уровня обеспечивают мониторинг уровня в целых системах. Вместо простого контроля критической точки в процессе производства сока, датчики обнаружения границы раздела измеряют уровень жидкости в пределах заданного диапазона.

Аналоговый выход напрямую коррелирует с уровнем сока или мякоти в резервуарах или емкостях. Система может быть подключена к визуальному индикатору и контуру управления процессом, что создает полноценную систему управления мониторингом уровня.