Ultraschall Füllstandsmessung
Ultraschallsensoren werden oben in Tanks oder Becken montiert und messen die Füllstandhöhe. Der Sensor sendet senkrecht Ultraschall aus, der an der Oberfläche reflektiert wird. Über Laufzeitmessung wird der Abstand und somit die Füllhöhe bestimmt. Ideal für Flüssigkeiten, für Schüttgüter nur begrenzt geeignet (häufig bilden sich Kegel, die den Ultraschall falsch ablenken).
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Füllstandsüberwachung mit Ultraschallsensoren
Die Füllstandsmessung mittels Ultraschallsensoren ist eine zuverlässige und kostengünstige Methode, um den Füllstand von Flüssigkeiten zu erfassen. Sie eignet sich sowohl zur kontinuierlichen Messung als auch zur Grenzstanddetektion (Überfüll- und Leerlaufschutz). Das Messprinzip zeichnet sich durch eine einfache Inbetriebnahme, berührungslose und verschleißfreie Arbeitsweise, eine lange Lebensdauer aus. Durch die schwingende Messprinzip setzen sich Verschmutzungen nur schwer auf dem Sensor ab. Auch zur Füllstandsüberwachung bei Schüttgütern kann ein Ultraschallsensor eingesetzt werden. Dabei gilt es zu beachten, dass sich kein Schüttkegel bildet, der den Schall schrägt ablenkt und zu einer fehlerhaften Messung führen kann.
Wie funktioniert eine Füllstandmessung mit Ultraschallsensoren?
Das Funktionsprinzip von Ultraschall basiert auf der Laufzeitmessung von Ultraschallwellen, um den Abstand zwischen dem Füllstandssensor und der Oberfläche des Mediums z.B. einer Flüssigkeit zu messen. Das Gerät wird bei der Ultraschall-Füllstandmessung und oben in einen Behälter oder Tank montiert. Die Ausrichtung ist Senkrecht nach unten auf die Oberfläche des zu erfassenden Mediums.Ultraschall-Füllstandsensoren besitzen eine Membran, die sowohl als Sender als auch als Empfänger dient. Die Membrane des Füllstandssensors versetzt Luft in Schwingung, sodass sich eine kegelförmige Schallkeule ausbreitet. Wenn die Schallwellen im Tank auf die Oberfläche des Mediums treffen, werden sie reflektiert und wandern zum Sensor zurück.
Die Membran empfängt das Ultraschallsignal und ermittelt über die Laufzeit vom Aussenden bis zum Empfangen des Ultraschallsignals den Abstand zwischen Sensor und Medium.
Die Berechnung des Füllstands erfolgt, indem der gemessene Abstand zwischen Sensor und Oberfläche von der Höhe des Behälters abgezogen wird. Dadurch erhält man den Füllstand innerhalb des Tanks.
Was ist bei einer Ultraschall-Füllstandmessung zu beachten?
Bei Ultraschall-Füllstandssensoren sind einige Aspekte zu beachten.- Korrekte Positionierung des Sensors: Der Sensor sollte so platziert werden, dass er eine freie Sicht auf die Fülloberfläche hat, um genaue Messergebnisse zu gewährleisten. Hindernisse wie Rohre oder Wände können das Signal reflektieren und zu Messfehlern führen.
- Auswahl des geeigneten Sensors: Je nach Anwendung können unterschiedliche Ultraschallsensoren erforderlich sein. Einige Sensoren sind beispielsweise für den Einsatz in Druckbehältern oder bei hohen Temperaturen ausgelegt, während andere für den Einsatz in hygienischen Bereichen konzipiert sind.
- Wenn die Schallkeule eines Sensor zu breit für einen Behälter sein sollte, dann kann die Größe der Keule bei Verwendung eines Schallrohres geschmälert werden. Einige Sensoren ermöglichen die Breite der Schallkeule durch Programmierung z.B. über eine IO-Link Schnittstelle einzustellen. Dies führt in der Regel zu einer Verringerung der Gesamtreichweite.
Vorteile und Nachteile der Füllstandsanzeige mit Ultraschall
Die Füllstandüberwachung mit Ultraschallsensoren bietet mehrere Vorteile.- berührungslose Füllstandsmessung
- verschleißfrei
- einfache Inbetriebnahme
- einfaches einlernen mittels Taste oder Leitungstech
Für welche Medien sind Ultraschall-Füllstandssensoren geeignet?
Ultraschall-Füllstandssensoren eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen. Ideal ist der Einsatz bei Flüssigkeiten wie Wasser, Öl, Säuren oder Laugen. Auch Schüttgüter wie Getreide, Pulver oder Granulate lassen sich damit messen, solange keine Schüttkegel entstehen. Eine wichtige Voraussetzung ist, dass das Medium den Schall gut reflektiert, damit der Sensor das Signal erfassen kann.
Anwendungsbeispiele für Ultraschall-Füllstandssensoren
Typische Anwendungen sind Tanks oder Silos in der Industrie, in denen Flüssigkeiten oder Schüttgüter gelagert werden. Sie werden auch in Abwasserbehandlungsanlagen, Lebensmittelverarbeitung, Lagerhäusern oder landwirtschaftlichen Betrieben eingesetzt. Darüber hinaus finden Ultraschallsensoren Anwendung in der Prozessautomatisierung, um den Materialfluss zu überwachen und zu steuern.
Insgesamt bieten Ultraschallsensoren eine zuverlässige und weit verbreitete Methode zur Füllstandsmessung in verschiedenen Anwendungen. Durch die Berücksichtigung der spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung und die richtige Installation können genaue Messergebnisse erzielt werden.
Insgesamt bieten Ultraschallsensoren eine zuverlässige und weit verbreitete Methode zur Füllstandsmessung in verschiedenen Anwendungen. Durch die Berücksichtigung der spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung und die richtige Installation können genaue Messergebnisse erzielt werden.