- مقدمه
ترانسمیتر اندازه‌گیری سطح مایع ابزاری است که اندازه‌گیری مداوم سطح مایع را فراهم می‌کند. می‌توان از آن برای تعیین سطح مایع یا جامدات فله در یک زمان خاص استفاده کرد. این ترانسمیتر می‌تواند سطح مایع سیالاتی مانند آب، سیالات چسبناک و سوخت‌ها یا سیالات خشک مانند جامدات فله و پودرها را اندازه‌گیری کند.
ترانسمیتر اندازه‌گیری سطح مایع می‌تواند در شرایط کاری مختلف مانند کانتینرها، مخازن و حتی رودخانه‌ها، استخرها و چاه‌ها مورد استفاده قرار گیرد. این ترانسمیترها معمولاً در صنایع جابجایی مواد، مواد غذایی و آشامیدنی، برق، مواد شیمیایی و تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. حال بیایید نگاهی به چندین دستگاه اندازه‌گیری سطح مایع پرکاربرد بیندازیم.
- سنسور سطح شناور
بر اساس این اصل که فشار هیدرواستاتیک متناسب با ارتفاع مایع است، سنسور سطح شناور از اثر پیزومقاومتی سنسور سیلیکونی یا سرامیکی پخش شده برای تبدیل فشار هیدرواستاتیک به سیگنال الکتریکی استفاده می‌کند. پس از جبران دما و تصحیح خطی، به خروجی سیگنال جریان استاندارد 4-20mADC تبدیل می‌شود. بخش حسگر فرستنده فشار هیدرواستاتیک شناور را می‌توان مستقیماً درون مایع قرار داد و بخش فرستنده را می‌توان با فلنج یا براکت ثابت کرد، به طوری که نصب و استفاده از آن بسیار راحت است.
سنسور سطح شناور از عنصر حساس سیلیکونی پخش شده از نوع ایزولاسیون پیشرفته ساخته شده است که می‌تواند مستقیماً در ظرف یا آب قرار گیرد تا ارتفاع از انتهای سنسور تا سطح آب را به طور دقیق اندازه‌گیری کند و سطح آب را از طریق جریان 4 تا 20 میلی‌آمپر یا سیگنال RS485 خروجی دهد.
- سنسور سطح مغناطیسی
ساختار فلپ مغناطیسی بر اساس اصل لوله فرعی است. سطح مایع در لوله اصلی با سطح مایع در تجهیزات کانتینری سازگار است. طبق قانون ارشمیدس، شناوری ایجاد شده توسط شناور مغناطیسی در مایع و شناور تعادل گرانشی روی سطح مایع. هنگامی که سطح مایع ظرف اندازه‌گیری شده بالا و پایین می‌رود، شناور چرخشی در لوله اصلی کنتور سطح مایع نیز بالا و پایین می‌رود. فولاد مغناطیسی دائمی در شناور، ستون قرمز و سفید را در نشانگر هدایت می‌کند تا از طریق سکوی کوپلینگ مغناطیسی ۱۸۰ درجه بچرخد.
وقتی سطح مایع بالا می‌رود، شناور از سفید به قرمز تغییر رنگ می‌دهد. وقتی سطح مایع پایین می‌آید، شناور از قرمز به سفید تغییر رنگ می‌دهد. مرز سفید-قرمز، ارتفاع واقعی سطح مایع ماده درون ظرف است تا بتوان نشانگر سطح مایع را تشخیص داد.
- حسگر سطح مایع مغناطیسی-انقباضی
ساختار سنسور سطح مایع مغناطیسی-انقباضی شامل لوله فولادی ضد زنگ (میله اندازه‌گیری)، سیم مغناطیسی-انقباضی (سیم موجبر)، شناور متحرک (با آهنربای دائمی در داخل) و غیره است. هنگامی که سنسور کار می‌کند، قسمت مدار سنسور جریان پالس روی سیم موجبر را تحریک می‌کند و میدان مغناطیسی جریان پالس هنگام انتشار جریان در امتداد سیم موجبر در اطراف سیم موجبر ایجاد می‌شود.
یک شناور در خارج از میله اندازه‌گیری سنسور قرار گرفته است و شناور با تغییر سطح مایع در امتداد میله اندازه‌گیری به بالا و پایین حرکت می‌کند. مجموعه‌ای از حلقه‌های مغناطیسی دائمی درون شناور وجود دارد. هنگامی که میدان مغناطیسی جریان پالسی با میدان مغناطیسی حلقه مغناطیسی تولید شده توسط شناور برخورد می‌کند، میدان مغناطیسی اطراف شناور تغییر می‌کند، به طوری که سیم موجبر ساخته شده از ماده مغناطیسی-انقباضی، یک پالس موج پیچشی در موقعیت شناور تولید می‌کند. این پالس با سرعت ثابت در امتداد سیم موجبر منتقل شده و توسط مکانیسم تشخیص شناسایی می‌شود. با اندازه‌گیری اختلاف زمانی بین جریان پالس ارسالی و موج پیچشی، می‌توان موقعیت شناور، یعنی موقعیت سطح مایع را به طور دقیق تعیین کرد.
- حسگر سطح مواد با پذیرش فرکانس رادیویی
ادمیتانس فرکانس رادیویی یک فناوری کنترل سطح جدید است که از کنترل سطح خازنی توسعه یافته و قابل اعتمادتر، دقیق‌تر و کاربردی‌تر است. این فناوری، ارتقاء یافته فناوری کنترل سطح خازنی است.
اصطلاحاً ادمیتانس فرکانس رادیویی به معنای عکس امپدانس در الکتریسیته است که از مؤلفه مقاومتی، مؤلفه خازنی و مؤلفه القایی تشکیل شده است. فرکانس رادیویی، طیف موج رادیوییِ دستگاه اندازه‌گیری سطح مایع با فرکانس بالا است، بنابراین ادمیتانس فرکانس رادیویی را می‌توان به عنوان اندازه‌گیری ادمیتانس با موج رادیویی فرکانس بالا در نظر گرفت.
وقتی دستگاه کار می‌کند، حسگر دستگاه مقدار ادمیتانس را با دیوار و محیط اندازه‌گیری شده تشکیل می‌دهد. وقتی سطح ماده تغییر می‌کند، مقدار ادمیتانس نیز متناسب با آن تغییر می‌کند. واحد مدار، مقدار ادمیتانس اندازه‌گیری شده را به خروجی سیگنال سطح ماده تبدیل می‌کند تا اندازه‌گیری سطح ماده انجام شود.
- سطح سنج اولتراسونیک
سطح سنج اولتراسونیک یک ابزار سطح دیجیتال است که توسط ریزپردازنده کنترل می‌شود. در اندازه‌گیری، موج اولتراسونیک پالس توسط سنسور ارسال می‌شود و موج صوتی پس از بازتاب توسط سطح جسم توسط همان سنسور دریافت و به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود. فاصله بین سنسور و جسم مورد آزمایش با زمان بین ارسال و دریافت موج صوتی محاسبه می‌شود.
مزایای آن عبارتند از: نداشتن قطعه مکانیکی متحرک، قابلیت اطمینان بالا، نصب ساده و راحت، اندازه‌گیری غیر تماسی و عدم تأثیرپذیری از ویسکوزیته و چگالی مایع.
عیب این روش این است که دقت آن نسبتاً کم است و به راحتی می‌توان ناحیه کوری در آزمایش ایجاد کرد. اندازه‌گیری مخازن تحت فشار و محیط‌های فرار مجاز نیست.
- سطح سنج راداری
حالت کار دستگاه اندازه‌گیری سطح مایع راداری، ارسال و دریافت انعکاسی است. آنتن دستگاه اندازه‌گیری سطح مایع راداری، امواج الکترومغناطیسی را منتشر می‌کند که توسط سطح جسم اندازه‌گیری شده منعکس شده و سپس توسط آنتن دریافت می‌شوند. زمان ارسال امواج الکترومغناطیسی از ارسال تا دریافت متناسب با فاصله تا سطح مایع است. دستگاه اندازه‌گیری سطح مایع راداری، زمان امواج پالسی را ثبت می‌کند و سرعت انتقال امواج الکترومغناطیسی ثابت است، بنابراین می‌توان فاصله از سطح مایع تا آنتن رادار را محاسبه کرد تا سطح مایع را بدانیم.
در کاربرد عملی، دو حالت برای اندازه‌گیری سطح مایع راداری وجود دارد، یعنی موج پیوسته مدولاسیون فرکانس و موج پالسی. دستگاه اندازه‌گیری سطح مایع با فناوری موج پیوسته مدولاسیون فرکانس، مصرف برق بالایی دارد، سیستم چهار سیمه و مدار الکترونیکی پیچیده‌ای دارد. دستگاه اندازه‌گیری سطح مایع با فناوری موج پالسی راداری، مصرف برق پایینی دارد، می‌تواند با سیستم دو سیمه 24 ولت DC تغذیه شود، به راحتی به ایمنی ذاتی، دقت بالا و محدوده کاربرد وسیع‌تری دست می‌یابد.
- سطح سنج رادار موج هدایت شده
اصول کار فرستنده سطح رادار موج هدایت‌شده همانند گیج سطح رادار است، اما پالس‌های مایکروویو را از طریق کابل یا میله حسگر ارسال می‌کند. سیگنال به سطح مایع برخورد می‌کند، سپس به حسگر برمی‌گردد و سپس به محفظه فرستنده می‌رسد. قطعات الکترونیکی تعبیه‌شده در محفظه فرستنده، سطح مایع را بر اساس زمانی که طول می‌کشد تا سیگنال در امتداد حسگر حرکت کند و دوباره برگردد، تعیین می‌کنند. این نوع فرستنده‌های سطح در کاربردهای صنعتی در تمام زمینه‌های فناوری فرآیند استفاده می‌شوند.
زمان ارسال: ۱۵ دسامبر ۲۰۲۱