Capteur de niveau à ultrasons versus capteur de niveau radar

Instruments de niveau

Capteur de niveau à ultrasons versus capteur de niveau radar

• L'émetteur de niveau à ultrasons et le radar en espace libre sont souvent utilisés dans les cas où un niveau de mesure continu est nécessaire car ils offrent plus d'avantages que toute autre technologie.
• Les capteurs de niveau à ultrasons utilisent des cristaux piézoélectriques pour produire une impulsion mécanique lancée à partir de la membrane du capteur. En raison du changement de densité de l'air et du milieu, l'onde sonore peut se refléter depuis la surface du milieu de traitement. La membrane du capteur reçoit l'impulsion réfléchie dans un délai similaire à la distance entre la membrane du capteur et la surface du milieu. Comme la distance d'étalonnage vide est programmée lors de la mise en service du capteur, l'instrument peut donner le niveau en soustrayant la distance de la distance d'étalonnage vide.
• Le capteur de niveau à ultrasons soumet ensuite une impulsion à la surface du liquide ou du solide pour déterminer le niveau du réservoir. Il mesure également le temps de vol du signal réfléchi. Une impulsion ultrasonique a besoin d'air comme moyen de transmission. Il fonctionne en fonction de la vitesse du son dans l'air. Il ne peut donc pas être utilisé pour la mesure de niveau sur un vide. S'il y a des gaz comme l'azote (N2), le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane dans le capteur ou la surface, il en résultera un son de vitesse différente résultant en de grandes erreurs de mesure.
• Le radar fonctionne selon le même principe de vol temporel que le niveau ultrasonique. La différence entre eux est qu'il utilise des micro-ondes à haute fréquence qui sont produits à partir d'une antenne. Contrairement aux ondes sonores qui se réfléchissent en fonction d'un changement de densité, les micro-ondes fonctionnent en fonction d'un changement de la constante diélectrique du milieu de traitement. Les micro-ondes n'ont pas besoin d'air comme émetteur car ils sont électromagnétiques. De ce fait, un émetteur de niveau radar est par conséquent apte à être utilisé sous vide ou en présence d'autres gaz en dehors de l'air. Un instrument de mesure de niveau radar est utilisé pour envoyer des micro-ondes à un liquide ou un solide et mesurer le temps de vol du signal réfléchi afin de déterminer le niveau.

Applications des transmetteurs de niveau à ultrasons

• Les capteurs de niveau à ultrasons sont applicables dans de nombreux types d'applications, y compris les bassins d'eau de pluie, les puits humides et les produits chimiques des eaux usées. Ils sont flexibles et nécessitent peu d'entretien.
• D'autres utilisateurs évitaient les capteurs de mesure de niveau à ultrasons car dans le passé, ils fournissaient des mesures erronées en raison de la condensation. Cependant, il existe des capteurs à ultrasons dotés d'un autonettoyage automatique qui élimine les erreurs de condensation. Il fonctionne en surveillant la membrane d'amplitude du capteur. La condensation est détectée par amortissement de l'amplitude. L'unité augmente ensuite les cristaux de fréquence piézoélectrique, ce qui entraîne un effet d'auto-nettoyage qui libère la membrane du capteur de l'effet d'amortissement de la condensation. Cette fonctionnalité permet donc aux utilisateurs d'utiliser la technologie ultrasonique sans se soucier de la condensation.
• Un capteur de niveau est également utilisé dans une mesure de niveau de canal et de déversoir qui le transforme en débit en utilisant la courbe QH. De nombreux capteurs à ultrasons sont livrés avec une courbe QH préprogrammée pour différents canaux et déversoirs. D'autres instruments permettent la saisie manuelle d'une table utilisée dans des canaux ou des déversoirs non standard. Cela élimine les coûts supplémentaires associés à la technologie radar.
• Des instruments de niveau à ultrasons sont également utilisés pour mesurer les bassins d'eau de pluie et ainsi protéger les stations d'épuration des surcharges. Il peut le faire en mesurant toutes les variables avec juste un capteur de niveau dans le bassin connecté à un niveau transmis connecté à environ 1000 pieds du capteur.
• Les indicateurs de niveau à ultrasons sont petits et peuvent donc être montés dans des endroits étroits tels que le plafond. Il peut également assurer une indication de mesure élevée dans le tube pour la protection contre les inondations même s'il est sous l'eau. S'il est utilisé à l'intérieur à basse température, il doit être utilisé avec des appareils de chauffage pour éviter la formation de glace pour des mesures fiables.
• Deux capteurs de mesure de niveau sont utilisés, l'un étant installé en amont et en aval pour mesurer la différence de niveau lors du nettoyage des écrans de barres mécaniques. Les niveaux résultants seront presque égaux lorsque l'écran est propre. L'amont, cependant, monte lorsque le tamis à barres emprisonne les débris et les solides.

Applications de mesure de niveau radar

Conclusion

The main measurement difference is how each sensor works through the space above the liquid. Ultrasonic sensors use sound, so changes in gas composition or temperature can change sound speed and affect the calculated level. Radar uses microwaves and does not rely on sound speed. This can be an advantage when the gas conditions vary, but it does not remove the need to check the materials exposed to the tank atmosphere.

For acid service, the choice comes down to the actual gas conditions and the chemical compatibility of the selected instrument. Ultrasonic can be considered when the gas path is stable and its exposed materials are suitable. Radar is worth evaluating when changing gas conditions affect sound-based measurement. In either case, confirm the materials and process limits of the exact model before selection.

What Makes an Open Sump Difficult?

An open sump often presents a geometry and range problem. Measure the distance from the planned sensor face to both the lowest and highest liquid levels. The highest liquid level must remain outside the model’s blind zone, while the lowest level must remain within its measuring range.

The beam also needs a clear path. A ladder, wall, pipe, inlet stream or pump structure inside the beam can create a competing echo. Waves and splashing can make the surface return fluctuate. Compare the installation drawing with the pit layout and avoid mounting directly over an inlet or a structure that can reflect the signal.

If the required output is flow rate from an open channel, level alone is insufficient. The channel geometry or a weir/flume and a configured level-to-flow relationship are also needed.

For a calm, atmospheric water sump, such as a rainwater basin or wet well, the HL ultrasonic range may be a practical option when its measuring range, blanking distance and beam clearance fit. Across a mechanical screen, two ultrasonic sensors can measure the level difference: when the screen is clean, the levels on both sides are similar; when the screen becomes blocked, the upstream level rises. For wet-well service, also check the sensor face for condensation and dirt, which can change the echo over time.

For a vessel with significant vapor or pressure, compare the exact radar model’s process limits and installation requirements instead of assuming that an open structure makes the application simple.

Which Specifications Matter When Choosing Radar or Ultrasonic?

Do not choose a level sensor by comparing maximum range or accuracy figures alone. Check the same operating level range, installation distance and process conditions for both technologies. The table below summarizes the main differences to review before selecting a model.

For either technology, check the minimum and maximum liquid levels against the model's stated range and blanking distance. Also review the specified accuracy, process temperature and pressure limits, connection type and exposed materials. Published maximum range is not a guarantee that the sensor will measure reliably in every installation.

The most useful comparison is therefore not one radar model against one ultrasonic model in isolation. It is the performance of each suitable model under the same tank conditions, with the required measuring span and installation geometry clearly defined.

A Real Open-Tank Application

An open tank holding a sodium chloride solution needed level measurement at atmospheric pressure, with a maximum operating temperature of 55 °C. We supplied an ultrasonic level meter sized for a measuring range of up to 4 m to a system-integration customer.

The choice leaned toward ultrasonic for three reasons. The tank was open and atmospheric, the liquid surface provided a clear reflection for the ultrasonic pulse, and the 4 m measuring span fitted the HL 0–4 m version. Its 0.20 m blanking distance left most of the required range usable, while the 55 °C operating temperature was within the meter’s stated operating range.

What Information Should You Send for Model Selection?

Tell us about your tank or pit, and we will recommend a model. A short description is enough to get started. The more detail you include, the faster we can respond.

The following information is most useful:

• What you are measuring, and the minimum and maximum levels.
• Whether the tank is open or pressurized, and its operating temperature.
• For foam: the foam condition, and whether you need the liquid surface or the top of the foam.
• For an acid: the acid name, concentration, and normal and cleaning temperatures.
• Any drawing or photo of the tank, including pipes, ladders or other obstructions.

Not sure about some of these details? Send what you have. Our engineers can ask follow-up questions to fill in the gaps.

Contact our engineers with these details, and we will reply within 24 hours with a recommended model code and quotation.

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