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Integración de un sensor ultrasónico no invasivo de burbujas de aire: tubos, acoplamientos, umbrales y validación

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Integración de un sensor ultrasónico no invasivo de burbujas de aire: tuberías, acoplamientos, umbrales y validación

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Un sensor de burbujas detecta un estado acústico, no un tamaño universal de burbuja
Un sensor ultrasónico no invasivo de burbujas de aire se sujeta alrededor de un tubo y evalúa la transmisión acústica sin entrar en contacto con el fluido. Por lo general, el líquido transmite el ultrasonido a través del tubo de forma diferente al aire. El sistema electrónico utiliza ese contraste para clasificar si se trata de líquido, aire o una burbuja, un tubo vacío u otro estado definido. Por lo tanto, el umbral de detección es una propiedad del conjunto completo formado por el tubo, el fluido, el sensor y la electrónica, y no un diámetro universal de burbuja especificado independientemente de las condiciones de prueba.

Una integración satisfactoria comienza por definir el evento que la máquina debe detectar y la acción que debe llevar a cabo. Una columna de aire larga, una cadena de pequeñas burbujas, espuma, un tubo humedecido de forma incompleta y un tubo vacío pueden producir patrones temporales distintos. El diseñador del sistema también debe definir las falsas alarmas permitidas, el riesgo de eventos no detectados, el tiempo de respuesta, el estado de arranque, la cobertura de la autocomprobación y qué ocurre si fallan el sensor, el cable o el controlador.

Cómo cambia la trayectoria acústica
En una configuración típica de transmisión directa, un transductor envía la señal a través del tubo y otro la recibe. Las interfaces entre el sensor, la pared del tubo, el líquido y cualquier región de aire reflejan y transmiten energía según sus propiedades acústicas. Cuando el líquido llena la sección de detección y humedece la pared, la señal recibida sigue una distribución determinada. Un espacio de aire o una burbuja interrumpe gran parte de la trayectoria del líquido y altera la amplitud, la forma de onda, la sincronización o la correlación.

El sensor no «ve» un contorno fotográfico. Observa una forma de onda a través de un volumen tridimensional. La posición de la burbuja, su longitud a lo largo del tubo, la cobertura de la sección transversal, su forma, su movimiento, su desintegración y su adhesión a la pared son factores importantes. También lo son la frecuencia del transmisor, la apertura, la presión de sujeción, la ovalidad del tubo, el ancho de banda de recepción, la ganancia, el umbral y la frecuencia de muestreo.