外部式液面計の原理と特徴の詳細解説

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ELLソナー式外測液位計の原理 1、ソナー測距原理（特許番号82039） ソナーによるエコー測距技術（Sound Navigation And Ranging、英語の略称は「SONAR」）は、既に100年の歴史がある。1906年にイギリス海軍のルイス・ニクソンによって発明され、初めて潜水艦で利用された。この技術は、水中の音波の反射を利用して水中の目標を探知し、距離を測定し、位置を特定するもので、水中音響学において最も信頼性が高く、最も広く、最も重要な技術です。ELLソナー式外部液面計とは、ソナーのエコー測距技術を活用してタンク内の液面をタンクの外部から測定するもので、これにより「完全な非接触式」の外部液面測定が実現されます。ソナーによる距離測定の原理は、ELL式外部液面計による液面測定の基礎であり、この理論的根拠は信頼性が高い。 理論をどう実現するか？ それは、タンク底部に吸着された液位計測ヘッドがある周波数の超音波を放射し、その超音波が底部のタンク壁を透過してタンク内の液体媒体中を伝播し、液面で反射してエコー信号が生成されます。このエコー信号はタンク底部に戻り、再び底部のタンク壁を透過して、同じ液位計測ヘッドによって受信され、メインコンピューターに送信されます。メインコンピューターは、超音波の放射からエコー信号が生成されるまでの時間を分析し、式「高さ（H）＝速度（S）×時間（T）」に基づいて液位を算出します。その中で、高さ（H）：液面の高さ； 速度（S）：音波が液体媒体内を伝播する速度で、媒体によって音波の伝播速度は異なる； 時間（T）：音波が液体内でエコーを生成するまでの時間で、本体が液面センサーから受信したエコー信号を解析することによって求められる。 ソナーによる距離測定の原理図 https://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=image&aid=2130478&size=300x300&key=b966684fda470082&nocache=yes&type=fixnone 2. 「微振動分析」技術（特許番号1594973）「微振動分析技術」とは、外部で液位を測定するための特許技術であり、音波信号処理技術です。この種の音波信号処理技術は、西安定華電子の外部式液位計が世界中の約1,000社のユーザーにおいて実用化されてきた経験に基づいています。何千台もの外部式液位計が数百種類もの作業条件のもとで実際に使用されてきた結果、20年以上にわたる工場現場でのデータ収集を通じて得られた知識や経験をもとに、高度な判断手法やアルゴリズムが確立されました。 “「微振動分析」技術は、ELLソナー式外測液位計が安定して測定し、信頼性を持って動作するための保証です。 一部の容器の運用状況は複雑であるため、例えば：1. 容器内の不純物の堆積度や、使用される媒体の物理的特性が異なること； 2. 入出料速度が速すぎると強い衝撃が生じ、容器内の液面に激しい波動が生じる； 3. 媒質の揮発性が高く、液面に気液混合物が形成される。 その結果、液面計のセンサーが受信するのは液面からのエコー信号だけでなく、その他の干渉信号も混在し、音波が液面から反射してエコーとなるタイミングを正しく判断するのを妨げます；音波信号は容器の壁を透過する際に大幅に減衰する；異なる液体媒体内での伝播速度は異なり、液体媒体の温度や密度が変わると伝播速度も変化し、これらはすべて液面の正確な測定に影響を与えます。 “「微振動分析技術」は、インテリジェントな処理手法と高度なエコー認識アルゴリズムにより、外部式液位計測分野で一般的に課題とされてきた問題を克服しました。その学習機能により、容器壁の余震、多重エコー、偽のエコーなどの干渉信号を識別し、排除することができる。液面から戻ってくるエコー信号を効果的に追跡・監視することを確実にする。 3、自動キャリブレーション技術（特許番号 1523433）「自動キャリブレーション技術」は特許技術であり、ELLソナー式外部液面計の正確な測定を保証するものです。同一の液体媒体の温度変化が大きく、液体の成分や密度にも大きな変動が生じると、液体中の音波の伝播速度に大きな影響を与え、それによって測定誤差が生じます。計測機器の精度を確保するためには、容器内に校正器を設置し、校正用の液面計測ヘッド（校正測定ヘッド）を追加することができます。この校正測定ヘッドは、校正器内の液柱の標準長さを測定します。標準長さは1mです。校正測定ヘッドと液面計測ヘッドは同じ動作原理（ソナーのエコー距離測定原理）を持つため、速度（S0）＝距離（H0）／時間（T0）という式から、校正器内の液体中での超音波の伝播速度を求めることができます。その中で：速度（S0）：リアルタイムで算出される音波の伝播速度； 距離（H0）：校正器内の液面高さ； 時間（T0）：校正器内の液面のエコー時間。 キャリブレータ内の液体と容器内の液体が連通しているため、キャリブレータ内の液体の温度や成分は容器内の液体と同じであり、そこを伝わる音波の伝播速度も同じになります。そのため、現在の環境下で容器内の媒体中を音波が正確にどの程度の速度で伝わるかを知ることができます。S0=Sとなり、これを計測器の液面計算式「高さ（H）＝速度（S）×時間（T）」に代入することで液面を算出できます。計器は自動的に補正済みの音速を使用して計算を行い、15分ごとに自動的に校正されるため、測定される液面は液体の温度や成分の変化の影響を受けません。 自動校正の原理とは、容器内の液体媒体で満たされる既知の長さの部分を容器上に見つけ出し、伝播速度を自己校正することで、あらゆる条件下でも高精度な測定が行えるようにするものです。容器内に無条件で校正器を取り付けることができない場合は、容器の既知の直径を校正器として使用し、自動校正を行うことができる。 https://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=image&aid=2130479&size=300x300&key=ffc2200610b88366&nocache=yes&type=fixnone 4、技術的優位性 1997年から2007年にかけて、外部式液位計測分野における既知の技術的課題を解決し、以下の要因が液位計測に与える干渉を排除した。A、容器壁の共鳴振動 ；B、多重エコー；C、偽のエコー；D、音波信号が容器壁を透過する際の大幅な減衰；E、媒体成分の変化が音速に与える影響。 Aの性能が安定して信頼性に優れていることを確保しました；B、結果は正確；C、インテリジェント測定。さまざまな厳しい現場環境に対応可能な外部式液面計 ELLソナー式外部液面計の特長 1. 厳しい環境に適している：超高温圧容器や高純度の媒体でも、ELLシリーズの計器は温度や圧力の影響を受けず、複雑な環境下でも信頼性の高い測定が可能です。隔離型液位計は、劇毒物、腐食性物質、強酸、強アルカリなどの「危険化学物質」に対して”； 2. 開放型タンクおよび大気圧容器においては、外部式液面計により信頼性の高い液面測定が可能であり、複雑な液体媒体の表面状態の影響を受けない； 3. 設置・メンテナンスが簡単：ELLシリーズの計器はオンラインでの設置およびメンテナンスが可能で、タンクを開けたり、火を使ったり、穴を開けたりする必要がない； 4. 測定ヘッドと計器には機械的な動く部品がなく、厳重に密閉されて外部と隔絶されているため、摩耗や腐食することがなく、非常に耐久性が高く信頼性に優れています； 5. 安全性、環境保護：穴を開けず、フランジを使用せず、漏れの原因となる箇所を増やさない；火を使わないので、爆発の危険はありません。 https://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=image&aid=2130480&size=300x300&key=75f61d3bb03de666&nocache=yes&type=fixnone