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センサーは、分離槽底部に向けて超音波エネルギーの塊を発射する。発射された音波エネルギーが水中の浮遊粒子や沈殿物に反射して戻って来る時間と強度を測定することで、界面を測定する。実際には、反射波を解析した結果に基づいて、計測部の液晶ディスプレイにできる反射波形のグラフから、追跡したい沈殿槽の界面を検知する。
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センサーは100μ秒間、音波エネルギーを発射する。このエネルギーの塊は、水中を5,000f/s(約1,500m/s)で伝播する。従って、このエネルギーの塊は、約6インチ(約150mm)の長さのボール状になっている。この塊は、水中を伝播しながら、センサーから11°の角度で拡散して行く。エネルギーの塊の中の各音波の波長は約7mmになっている。
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発信音波のエネルギーは、吸収されるか、散乱するか、反射するか、いずれかの動きになる(図1参照)。 |
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・吸収 |
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音波は、簡単に圧縮されてしまう様な物体にぶつかると吸収されてしまう。空気(スラッジの中の気泡のような非常に小さな気泡を含む)及び水中の石炭やカーボンダストは音波を簡単に吸収してしまい、音波の反射を妨げる。
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・散乱 |
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散乱は、音波が物体にある角度でぶつかった時に生じる。開放されたタンクの中では、散乱エネルギーは問題にならない。密閉されたタンクの中や、センサーがタンク壁に近接して取り付けられた時には、散乱エネルギーはセンサーに戻り、正常な反射波に干渉する。
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・反射 |
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界面からの反射は本質的に2つのモードがある。 |
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(1) |
浮遊粒子層の粒子がそれほど密集していない時、音波は個々の粒子にぶつかって反射して戻って来る。これは、粒子間の距離が音波の波長に比べて差がある時に生じる。
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(2) |
浮遊粒子層の粒子が十分に密集している時、音波は粒子層が1ヶの固体であるかのように反射する。音波エネルギーは、この粒子層の表面で反射する。表面とは、粒子密度が最大に変化しつつある粒子層として定義される。
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界面の種類として5種類あり、プラントオペレーターの希望により、追跡したい界面の種類をプログラム設定によって選択できる。図2参照 |
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| 波形NO.1: |
最も汎用性があり、一般的に有用である。水中でSS濃度が最大に変化しつつある沈殿層の界面を示す。次のようにプログラム設定する。 |
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(1) |
最初にセンサー底面下30cm以内の波形を無視する上部不感帯の設定。 |
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(2) |
次に分離層底部の波形を無視する下部不感帯の設定。 |
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(3) |
検出する最小波形を決める検出感度の設定。 |
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以上の条件下、最大の波形を求める。これが追跡したいSS浮遊層(沈殿層)の界面である。 |
| 波形NO.2: |
最大波形が示す主界面のすぐ上の浮遊層の海面を表す。 |
| 波形NO.3: |
最大波形の次にある高濃度層の界面を表す。 |
| 波形NO.4: |
層水面に近い、最も軽いSS浮遊層の界面を表す。 |
| 波形NO.5: |
層底部に最接近している沈殿層界面を表す。 |
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