Ultrasone niveaumeter

Een ultrasone niveaumeter kan zowel van bovenaf als van onderaf meten (zie figuur A). In de praktijk wordt het meest van bovenaf gemeten, deze vorm is contactloos (zie figuur B). Als het waterniveau niet hoger komt dan de sensor, komt de meter niet in contact met het afvalwater. Daardoor is de kans op vervuiling kleiner dan bij metingen met druksensoren en een ultrasone meting van onderaf, die beide in het (afval)water plaatsvinden. In (sterk) vervuild afvalwater is daarom een ultrasone meting van bovenaf het meest geschikt. Figuur A Ultrasone meter: meten van bovenaf (links) en meten van onderaf (rechts) (Bron: M. van Bijnen Advies) Vergroot afbeelding Figuur B Ultrasone meter (meten van bovenaf) (Bron: Leidraad Riolering module C2330) Vergroot afbeelding Meetprincipe Bij een ultrasone meter die van bovenaf meet, verstuurt een zender een ultrasone geluidsgolf boven het wateroppervlak. Het geluid weerkaatst op het wateroppervlak en de meetsensor vangt het signaal weer op (zie figuur C). Het waterniveau is af te leiden uit de tijd die het signaal nodig heeft om de sensor weer te bereiken (looptijd). Dit berekent u met de formule in figuur A (links). Figuur C Meetprincipe ultrasone waterniveaumeter die boven het wateroppervlak is aangebracht (Bron: Leidraad Riolering module C2330) Vergroot afbeelding Toepassing en installatie Een ultrasone niveaumeter die van bovenaf meet, is eenvoudiger aan te brengen en te demonteren (zie figuur D) dan een meter die van onderaf meet. Zorg bij installatie dat in de ruimte tussen de sensor en het wateroppervlak geen obstakels zitten die het meetproces kunnen verstoren. Houd hierbij ook rekening met vetafzettingen en wortelingroei. Bevestig de sensor waterpas zodat deze het signaal correct kan verzenden en ontvangen. Figuur D Ultrasone waterniveaumeter in rioolput (Bron: Leidraad Riolering module C2330) Vergroot afbeelding Blinde band (blokafstand) Een ultrasone meter heeft een blinde band of blokafstand. Dit is de afstand onder de sensor waarbinnen niet kan worden gemeten. Deze blinde band heeft de sensor nodig om van zenden naar ontvangen om te schakelen en vice versa. De range van de blinde band is afhankelijk van het meetbereik en type ultrasone sensor (verschilt per leverancier). Bij toepassing in een meetbereik tot 3 m bedraagt de blinde band circa 20 tot 30 cm. Bij een diepte groter dan 3 m loopt de range op tot circa 60 cm. Houd er rekening mee dat ook in de ruimte tussen de onderkant van de sensor en de putdeksel meten niet mogelijk is. Gebruik in overstortput Uitgaande van een blinde band van gemiddeld 30 cm en een instrumenthoogte van circa 20 cm, kunt u meten tot een maximum waterniveau van minimaal 50 cm onder de sensor. Rekening houdend met de afstand van de sensor tot aan de putdeksel, bedraagt het totale bereik waarover geen meetdata zijn te verzamelen al snel circa 70 tot 100 cm. Bij toepassing in een riooloverstortput moet u daarom controleren of boven de overstortdrempel voldoende vrije hoogte aanwezig is om overstortingen te kunnen registreren. Dit geldt ook als u waterniveaus wilt meten tot aan maaiveld. Als de ultrasone sensor onder water komt te staan, kunt u kiezen voor een gecombineerde meetopstelling met een ultrasone en een druksensor. Er zijn instrumenten op de markt die beide meetprincipes combineren. Als u het waterniveau tot boven in de put wilt meten (bijvoorbeeld in een overstortput), moet u rekening houden met de blinde band. In figuur E ziet u een oplossing voor de installatie van een ultrasone niveaumeter die tot het gewenste niveau kan meten. Boven de put bevindt zich een constructie waarin de apparatuur is geïnstalleerd. Figuur E Ultrasone niveaumeter met een meetbereik tot aan maaiveldniveau (Bron: Gemeente Leiden) Vergroot afbeelding Gevoeligheid voor temperatuurwisselingen, condens en turbulentie Een ultrasone niveaumeter is gevoelig voor omgevingen waarin veel vocht aanwezig is in de vorm van condens. Bijvoorbeeld door het lozen van warm water in de put of voorziening. Grote temperatuurwisselingen verstoren het signaal en hebben een negatieve invloed op de meetresultaten. Samenstelling, temperatuur, druk en/of vochtigheid van de atmosfeer hebben invloed op de snelheid van het geluid en daarmee dus ook op het berekende waterniveau. Houd hiermee rekening als u het waterniveau gebruikt om uw stedelijk watersysteem te sturen. Een ultrasone meter is ook gevoelig voor turbulentie. Door de turbulentie ontstaan wervelingen, luchtbelletjes en andere verstoringen, die de reflectie van het signaal beïnvloeden. Directe omgeving controleren op obstakels en objecten De directe omgeving van de meter moet vrij zijn van obstakels en objecten. Deze kunnen het signaal reflecteren, wat kan leiden tot foutieve waarnemingen. Bij gebruik in een rioolleiding of rioolput moet u daarom de locatie periodiek controleren op de aanwezigheid van bijvoorbeeld afzettingen en wortelingroei. Daarnaast kan drijfvuil ervoor zorgen dat de sensor een hoger waterniveau registreert. Ook in een kleine ruimte kan het signaal reflecteren op andere objecten en obstakels, en daarmee het meetproces verstoren. Energie en voeding Een ultrasone niveaumeter werkt op een accu of netspanning (elektriciteitsnet). Het energieverbruik is afhankelijk van de meetfrequentie en het meetbereik. Hoe vaker u meet, hoe meer energie de apparatuur verbruikt. Hoe dieper de put of voorziening, hoe meer energie het kost om het signaal te zenden en terug te ontvangen (langere looptijd door grotere afstand). Houd hiermee rekening als u een accu gebruikt, deze moet u immers periodiek vervangen. Netspanning op een afgelegen locatie is kostbaar en kan de realisatie van het project vertragen. Onderhoud Na circa drie maanden in het meetproces bezoekt en controleert u de installatie. Op basis van uw ervaringen met het functioneren van de meetvoorziening bepaalt u een passende onderhoudsfrequentie. Hierbij houdt u rekening met andere meetlocaties binnen uw beheergebied. Afwijkingen in meetwaarden controleren Tijdens het periodiek onderhoud moet u ook controleren op afwijkingen in de gemeten waterniveaus. Hiervoor meet u het waterniveau handmatig en vergelijkt u het resultaat met de gemeten waarde van de meter. Bij afwijkingen corrigeert u de instelling van het nulpunt (referentieniveau). Levensduur accu Als u bij droog weer elke vijf minuten en tijdens neerslag elke minuut een meetwaarde registreert, gaat een accu drie tot vier jaar mee. Dit geldt voor een diepte tot circa 3 m. Bij een grotere diepte loopt de levensduur terug naar twee tot drie jaar. Bij een meetbereik van 5 m, een logfrequentie van één minuut en dagelijkse verzending van de verzamelde meetdata, is de levensduur van een accu circa drie maanden. Meetnauwkeurigheid De meetonzekerheid van een ultrasone niveaumeter bedraagt 2 mm + 0,2% van de eindschaalwaarde. Deze meetnauwkeurigheid is vergelijkbaar met die van een drukopnemer. In tegenstelling tot een drukopnemer heeft een ultrasone meter geen last van nulpuntsdrift. Inmeten referentieniveau Het is belangrijk dat u de hoogte van het nulpunt van de sensor nauwkeurig inmeet. Dit referentieniveau gebruikt u om de waterhoogte in m NAP af te leiden. In de praktijk is een meetonzekerheid van 0,5 - 1 cm haalbaar.