اجزای تشکیل دهنده
فرستنده سطح مایع التراسونیک از سه بخش تشکیل شده است:
- مبدل التراسونیک
- واحد پردازش
- واحد خروجی
اصل کار سطح سنج التراسونیک
اصل کار سنسور سطح مایع التراسونیک به شرح زیر است: مبدل التراسونیک (کاوشگر) امواج صوتی پالس با فرکانس بالا منتشر می کند و سطح سطح اندازه گیری شده (مواد) به عقب منعکس می شود. پژواک منعکس شده توسط مبدل دریافت می شود و به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. زمان انتشار موج صوتی متناسب با فاصله موج صوتی تا سطح جسم است. رابطه بین فاصله انتقال موج صوتی S و سرعت صدا C و زمان انتقال صوت T را می توان با فرمول بیان کرد: S=C×T/2. قسمت پروب امواج مافوق صوت را ساطع می کند که سپس توسط سطح مایع منعکس می شود. قسمت پروب دوباره دریافت می شود. فاصله کاوشگر تا سطح مایع (شیء) متناسب با زمان سپری شده موج التراسونیک است:
hb = CT2
فاصله [m] = زمان × سرعت صوت/2 [m]
فرمول جبران دمایی سرعت صوت:
سرعت صدای محیط = 331.5 + 0.6 × دما
مزایا و معایب سطح سنج التراسونیک
مزایای سطح سنج مایع التراسونیک بسیار برجسته است. عمدتاً در جنبه های زیر منعکس می شود:
- ساختار ساده
- سهولت در قرائت مقادیر دیتا
- نصب و نگهداری بسیار آسان
- ایمن و تمیز.
- عمر طولانی
- اندازه گیری با دقت بالا
- پایدار
- قابل اعتماد
- تحت تأثیر قرار نگرفتن در برابر ویسکوزیته و چگالی مایع
البته سطح سنج مایع التراسونیک نیز محدودیت ها و ایرادات غیرقابل حل خود را دارد. به طور خاص، عمدتاً در موارد زیر ظاهر می شود:
ناحیه کور(مرده)
یک نقطه کور در اندازه گیری سطح مایع التراسونیک وجود دارد. منطقه مرده منطقه ای است که متر نمی تواند اندازه گیری کند. در طول انتقال پالس‌های التراسونیک، یک ناحیه کوچک در نزدیکی مبدل التراسونیک معمولاً نمی‌تواند امواج صوتی را دریافت کند. ناحیه کوری که امواج صوتی در آن قابل دریافت نیست به فاصله اندازه گیری امواج التراسونیک مربوط می شود. به طور کلی، هر چه فاصله اندازه گیری کوچکتر باشد، ناحیه کور کوچکتر است. هر چه فاصله اندازه گیری بزرگتر باشد، ناحیه کور بزرگتر است.
اثر پذیری در برابر دما
اندازه گیری سطح مایع التراسونیک به راحتی تحت تأثیر دما قرار می گیرد. در اندازه گیری واقعی، تغییر دما باعث تغییر سرعت صدا می شود. این منجر به خطا در اندازه گیری می شود.
ایجاد مانع باعث بروز اختلال
زیر موج صوتی نباید مانعی وجود داشته باشد. از آنجا که متر سطح مایع التراسونیک از اصل بازتاب امواج صوتی برای دستیابی به اندازه گیری سطح مایع استفاده می کند. اگر موانعی وجود داشته باشد، بر انتشار التراسونیک تأثیر می گذارد و باعث از دست دادن سیگنال می شود و بر اثر اندازه گیری تأثیر می گذارد.
اثر پذیری در برابر فشار
برای اندازه گیری مخازن تحت فشار نباید از سطح سنج مایع التراسونیک استفاده کرد. زیرا فشار عمدتاً روی پروب تأثیر می گذارد. همچنین رابطه خاصی بین فشار و دما وجود دارد. تغییر فشار بر تغییر دما تأثیر می گذارد. این بر تغییر سرعت صوت تأثیر می گذارد. دقت اندازه گیری تحت تاثیر قرار خواهد گرفت.
عدم توانایی در محیط فرار
سنج سطح مایع التراسونیک را نمی توان در مواقعی با مه آب، محیطی که به راحتی فوم زیاد تولید می کند و محیط فرار استفاده کرد. از آنجایی که این نوع شرایط کار به راحتی موج صوتی را جذب می کند یا با انتشار موج صوتی تداخل می کند، سیگنال از بین می رود و دقت کاهش می یابد.
اثر پذیری در برابر گرد وغبار
سطح سنج مایع التراسونیک به شدت تحت تأثیر گرد و غبار قرار می گیرد. این امر به این دلیل است که اگرچه محیط گرد و غبار تأثیر کمی بر سرعت صوت دارد، اما تأثیر بسیار مهمی در تضعیف امواج صوتی دارد. بنابراین بهتر است در صورت وجود گرد و غبار از سطح سنج التراسونیک استفاده نکنید.
آیا سنسور التراسونیک می تواند سطح آب را تشخیص دهد؟
سطح سنج مایع التراسونیک را می توان برای اندازه گیری سطح آب استفاده کرد.بدینگونه که از اصل بازتاب التراسونیک استفاده می شود و با توجه به تماس بین موج صوتی ساطع شده از سطح مایع التراسونیک استخر و سطح مایع و با توجه به مدت زمانی که به عقب منعکس می شود ، برای اندازه گیری ارتفاع سطح مایع در مخزن بهترین گزینه خواهد بود. سنسورهای سطح مایع در بسیاری از سایت ها برای تشخیص برخی شرایطی که نیاز به نظارت بر سطح مایع دارند استفاده می شود. به خوبی شناخته شده است که سطح مایع برخی از مخازن تصفیه فاضلاب، سطح مایع در مخزن، سطح مایع در کانال رودخانه و غیره.
سطح سنج خازنی چگونه کار می کند؟
اصل اندازه گیری سطح خازنی، بر اساس تغییر ظرفیت خازن است. بدینگونه که پروب و دیواره مخزن یک خازن را تشکیل می دهند، که ظرفیت آن به مقدار محصول در مخزن بستگی دارد به عبارتی دقیق تر می توان گفت : مخزن خالی ظرفیت کمتری دارد و مخزن پر ظرفیت بیشتری دارد. یک خازن ساده از دو صفحه الکترود تشکیل شده است و با ضخامت کمی از یک عایق جدا شده است مانند جامد، مایع، گاز یا خلاء که به این عایق دی الکتریک نیز می گویند. مقدار C به دی الکتریک استفاده شده به مساحت صفحه و همچنین فاصله بین صفحات بستگی دارد.
معادله ظرفیت
جایی که :
- C = ظرفیت بر حسب پیکوفاراد (pF)
- E = ثابتی که به گذردهی مطلق فضای آزاد معروف است.
- K = ثابت دی الکتریک نسبی ماده عایق
- A = منطقه موثر هادی ها
- d = فاصله بین هادی ها
این تغییر در ظرفیت را می توان با استفاده از پل AC اندازه گیری کرد.
سطح سنج آب چگونه کار می کند؟
انواع مختلفی از سنسورهای سطح آب وجود دارد. شامل :
- سطح سنج آب فشار استاتیک تک فلنج
- فشار دیفرانسیل دو فلنج
- سطح سنج آب نوع شناور
- سطح سنج آب مغناطیسی
- سطح سنج آب نوع ورودی
- سطح سنج آب شناور داخلی
- سطح سنج شناور الکتریکی
- سطح سنج آب خازنی
- سطح سنج آب مغناطیسی
- سطح سنج آب سروو و غیره
- سطح سنج آب التراسونیک
- سطح سنج آب رادار و ...
می توان آن را به نوع تماسی و نوع غیر تماسی تقسیم کرد. گستردگی در قرائت دیتا را تنها می توان در سطح سنج آب غیر تماسی راداری تجربه کرد.
فرستنده سطح رادار چگونه کار می کند؟
در اندازه گیری سطح راداری، امواج مایکروویو توسط سیستم آنتن سنسور رادار منتقل می شود. به محصول اندازه گیری شده، منعکس شده توسط سطح محصول، و توسط سیستم آنتن دریافت می شود. زمان از انتشار تا دریافت سیگنال ها متناسب با سطح در مخزن است و در اندازه گیری مداوم سطح بدون تماس با رادار، سنسور سیگنال های مایکروویو را از بالا به سمت محیط ارسال می کند بدین ترتیب سطح رسانه سیگنال ها را در جهت سنسور منعکس می کند و با استفاده از سیگنال های مایکروویو دریافتی، سنسور فاصله تا سطح محصول را تعیین می کند و سطح را از روی آن محاسبه می کند. مایعات و جامدات معمولاً با این روش اندازه گیری اندازه گیری می شوند.