Принцип действия поплавкового уровнемера с ультразвуковым каналом связи
Прибор состоит из головки прибора (1) с блоком электроники, металлической штанги (2) с фторопластовым покрытием и поплавка (3), двигающегося вдоль штанги.
Измерение уровня основано на измерении времени распространения ультразвукового импульса от поплавка чувствительного элемента в нижней части головки прибора до головки прибора.
Внутри штанги (2) находится стальная проволока с катушкой возбуждения, импульс тока в которой создает магнитное поле вдоль штанги. В подвижном поплавке, находящемся на границе раздела двух сред, находится постоянный магнит. В месте расположения поплавка (3), засчёт эффекта магнитострикции, возникает импульс крутильной деформации, который распространяется по проволоке вдоль штанги и фиксируется чувствительным пьезоэлементом в головке прибора.
В головке прибора (1) вычисляется время о момента формирования импульса тока, создающего магнитное поле, до момента приёма импульса упругой деформации.
Данный проект направлен на построение градуировочной характеристики поплавкового уровнемера ДУУ2 на основе данных прямых измерений уровня жидкости в резервуаре.
О структуре проекта:
- data - папка с исходными табличными данными
- art - папка с изображениями, необходимыми для проекта
- plotly - папка с графиками, для возможности их просмотра в браузере
- floatLevelGaugeChar.ipynb - jupyter-ноутбук, содержащий основной код проекта, в котором расчитываются основные статистические характеристики измерений и строится градуировочная характеристика
- requirements.txt - файл с версиями используемых модулей, для воспроизводимости кода
В этом проекте используются данные прямых измерений уровня жидкости в резервуаре, установленного при помощи линейки по сравнению с показаниями уровнемера.
Для каждого значения уровня представлены 6 измерений уровнемером (3 повторных для прохода уровнемера вверх(от наибольшего уровня к наименьшому) и 3 для прохода вверх(от наименьшего уровня к наибольшему)).
Важный момент - уровень измеренный линейкой(составляет столбцы исходной таблицы) представлены в сантиметрах, в значения, полученные с уровнемера - в миллиметрах.
Файл с данными можно найти здесь.
- Python (3.11.1):
git clone https://github.com/StartrexII/CalibrationFloatLevelGauge.git
-
Расчет статистических показателей представлен в jupyter-ноутбуке floatLevelGaugeChar.ipynb.
-
Градуировочная характеристика представлена html-файлом floatLevelGaugeChar.html (открывается в браузере).
В результате расчета и построения характеристики понятно, что уровнемеры ультразвуковые - очень точные устройства, погрешность прямых измерений которых составляет порядка нескольких миллиметров (в нашем случае стандартное отклонение составило не более 3мм), что совершенно не критично при измерении высоты жидкости в резервуаре, которая может составлять более 10 метров.