Medidor de nível por ultrassom

Os instrumentos de nível ultrassônicos operam pelo princípio básico da utilização de ondas sonoras para determinar o nível de um determinado produto, seja líquido ou sólido. A frequência dos sinais enviados por esses instrumentos variam de 20 a 200 kHz.

Os transmissores de nível por ultrassom são compostos, basicamente, por um ou dois transdutores piezoelétricos. Quando esse transdutor atua como transmissor, um sinal elétrico excita esse transdutor, fazendo-o gerar uma onda mecânica (ultrassom). Todavia, quando atua como receptor, o transdutor recebe uma onda mecânica e converte-a em um sinal elétrico. Nessa configuração, a medição é feita utilizando os dois módulos: transmissor e receptor. Uma segunda alternativa utiliza o transdutor associado a um transceptor (transceiver). Nesse caso, o transdutor que envia também recebe o sinal ultrassônico.

Juntos, o transmissor e o receptor operam para determinar o tempo que um sinal ultrassônico transmitido e o seu eco refletido levam para fazer uma viagem completa entre o transdutor e a superfície da substância cujo nível será mensurado.

Como exemplo, veja a Figura 7, a qual um desses transdutores é instalado na superfície do tanque. Esse transdutor direciona uma rajada de ondas em direção à superfície do material que se deseja medir o nível. O cristal piezoelétrico, dentro do transdutor, converte os sinais elétricos em energia sonora, que se propaga e forma ondas com uma frequência estabelecida (frequência de ultrassom) e com velocidade constante, em um determinado meio. Os ecos dessas ondas retornam ao transdutor, que realiza alguns cálculos para converter a distância percorrida por essas ondas em uma medida de nível do tanque. Essa distância percorrida pelas ondas é determinada com base no intervalo de tempo entre o momento do envio das ondas e o instante em que o eco delas chega ao transdutor, sendo esse intervalo proporcional à distância entre o transdutor e a superfície da substância armazenada no reservatório.