Sensor de nível ultrassônico versus sensor de nível de radar

Instrumentos de Nível

Sensor de nível ultrassônico versus sensor de nível de radar

• O transmissor de nível ultrassônico e o radar de espaço livre são frequentemente usados nos casos em que é necessário um nível contínuo de medição, pois oferecem mais vantagens do que qualquer outra tecnologia.
• Sensores de nível ultrassônico empregam cristais piezo para produzir um pulso mecânico lançado a partir da membrana do sensor. Devido à mudança na densidade do ar e no meio, a onda sonora pode refletir a partir da superfície do meio do processo. A membrana do sensor recebe o pulso refletido dentro de um tempo semelhante à distância entre a membrana do sensor e a superfície do meio. Como a distância de calibração vazia é programada quando o sensor é comissionado, o instrumento pode fornecer o nível subtraindo a distância da distância de calibração vazia.
• O sensor de nível ultrassônico envia um pulso à superfície do líquido ou sólido para determinar o nível do tanque. Ele também mede o tempo de vôo do sinal refletido. Um pulso ultrassônico precisa de ar como meio de transmissão. Opera de acordo com a velocidade do som no ar. Portanto, não pode ser usado para medição de nível no vácuo. Se houver gases como nitrogênio (N2), dióxido de carbono (CO2) e metano no sensor ou na superfície, isso resultará em um som de velocidade diferente, resultando em grandes erros de medição.
• O radar funciona com o mesmo princípio de vôo no tempo que o nível ultrassônico. A diferença entre eles é que ele usa microondas de alta frequência, produzidas a partir de uma antena. Ao contrário das ondas sonoras que refletem de acordo com uma mudança na densidade, as microondas operam de acordo com uma mudança na constante dielétrica do meio do processo. As microondas não precisam de ar como transmissor, pois são eletromagnéticas. Por esse motivo, o transmissor de nível de radar é, portanto, adequado para ser usado no vácuo ou na presença de outros gases afastados do ar. Um instrumento de medição de nível de radar é usado para enviar microondas a um líquido ou sólido e medir o tempo de vôo do sinal refletido para determinar o nível.

Aplicações de transmissores de nível ultrassônico

• Os sensores ultrassônicos de medidor de nível são aplicáveis em muitos tipos de aplicações, incluindo bacias de águas pluviais, poços úmidos e produtos químicos para águas residuais. Eles são flexíveis e precisam de pouca manutenção.
• Outros usuários evitaram sensores de medição de nível ultrassônicos, porque no passado forneciam medições erradas como resultado da condensação. No entanto, existem sensores ultrassônicos que vêm com auto-limpeza automática, o que elimina os erros de condensação. Funciona monitorando a membrana de amplitude do sensor. A condensação é detectada pelo amortecimento da amplitude. A unidade aumenta os cristais de frequência piezo, resultando no efeito de autolimpeza que libera a membrana do sensor do efeito de amortecimento da condensação. Esse recurso, portanto, permite que os usuários usem a tecnologia ultrassônica sem se preocupar com a condensação.
• Um sensor de nível também é empregado em uma medição de nível de canal e barragem que o transforma em taxa de fluxo usando a curva QH. Muitos sensores ultrassônicos vêm com uma curva QH pré-programada para diferentes calhas e represas. Outros instrumentos permitem a entrada manual de uma mesa usada em calhas ou represas não padrão. Isso elimina os custos extras associados à tecnologia de radar.
• Instrumentos de nível ultrassônico também são usados para medir bacias de águas pluviais, protegendo as estações de tratamento de sobrecarga. Ele pode fazer isso medindo todas as variáveis em conjunto com apenas um sensor de nível na bacia conectado a um nível transmitido conectado a cerca de 1.000 pés do sensor.
• Os medidores de nível ultrassônicos são pequenos, portanto, podem ser montados em locais apertados, como o teto. Também pode garantir uma indicação de alta medição no tubo para proteção contra inundações, mesmo que esteja debaixo d'água. Se usado em ambientes fechados com baixas temperaturas, deve ser usado com aquecedores para evitar a formação de gelo para medições confiáveis.
• Dois sensores de medição de nível são usados com um instalado a montante e a jusante para medir a diferença de nível ao limpar telas de barras mecânicas. Os níveis resultantes serão quase iguais quando a tela estiver limpa. A montante, no entanto, aumenta quando a tela da barra captura detritos e sólidos.

Aplicações de medidores de nível de radar

Conclusão

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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