Bezkontaktowy pomiar poziomu jest jedną z podstawowych technologii w automatyce przemysłowej. Umożliwia on monitorowanie poziomu cieczy lub ciał stałych w zbiornikach, pojemnikach lub kanałach otwartych bez fizycznej interakcji z medium. Do najpowszechniej stosowanych metod bezkontaktowych należą ultradźwiękowe i radarowe mierniki poziomu. Jeśli użytkownik chciałby zastosować bezkontaktowy pomiar do kontroli poziomu, zrozumienie działania ultradźwiękowych i radarowych mierników poziomu pomoże w dokonaniu właściwego wyboru w konkretnym przypadku.
Zasada działania
Wskaźniki poziomu ultradźwiękoweDziałają poprzez emisję impulsów fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości, aby określić odległość od czujnika do powierzchni ośrodka ciekłego/stałego. Fale te przemieszczają się w powietrzu, odbijają się od powierzchni materiału i wracają do czujnika. Odległość można określić na podstawie czasu spędzonego na przebyciu fali. Dlatego instrument jest umieszczany tuż nad powierzchnią ośrodka, bez konieczności bezpośredniego dotykania lub zanurzania jakiejkolwiek części w ośrodku.
Wskaźniki poziomu radarowegoWykorzystuje fale elektromagnetyczne (mikrofale) zamiast dźwięku do określania poziomu cieczy lub ciała stałego w medium. Analogicznie, sygnały mikrofalowe są emitowane w kierunku powierzchni medium, a następnie odbijane i odbierane z powrotem do instrumentu. Podczas tego procesu nie występuje również fizyczny kontakt między korpusem instrumentu a medium. Rejestrując czas przelotu sygnałów falowych, można obliczyć odległość między instrumentem a powierzchnią materiału.
Pomiary poziomu obu typów opierają się na tych samych wzorach:
D = (C*T)/2
L = H - D
Gdzie,
D: Odległość od powierzchni medium do instrumentu
C:Prędkość dźwięku (dla ultradźwięków)Prędkość światła (dla radarów)
T:Odstęp czasu od emisji do odbioru
L: Poziom średni do zmierzenia
H:Wysokość od dna statku do instrumentu
W odróżnieniu od typowych urządzeń opartych na pomiarze kontaktowym, technologie ultradźwiękowe i radarowe, eliminując fizyczny kontakt z substancją, doskonale sprawdzają się w kontroli poziomu materiałów korozyjnych, lepkich lub niebezpiecznych, które mogłyby uszkodzić lub zatkać elementy mające kontakt z medium, takie jak pływaki, sondy czy przewody impulsowe. Montaż jest uproszczony, ponieważ urządzenia są montowane zewnętrznie, a wymagania dotyczące konserwacji i przestojów są często ograniczone do minimum dzięki nieinwazyjnej konstrukcji. Branże takie jak przetwórstwo chemiczne, uzdatnianie wody i produkcja żywności mogą w znacznym stopniu skorzystać z ultradźwiękowych i radarowych bezkontaktowych czujników poziomu ze względu na ich wszechstronność i niezawodność w kontroli procesów cieczy, płynów, zawiesin i ciał stałych w zbiornikach o różnej geometrii.
Porównanie ultradźwięków i radarów
Ultradźwiękowy miernik poziomu jest łatwy w instalacji i wymaga minimalnej konfiguracji. W porównaniu z radarowym miernikiem poziomu, miernik ultradźwiękowy jest zazwyczaj tańszy i dlatego jest preferowany w zastosowaniach o ograniczonym budżecie. Jednak działanie urządzeń ultradźwiękowych jest bardziej podatne na wpływ środowiska, takiego jak kurz, piana, turbulencje powietrza oraz ekstremalne temperatury i wilgotność, które mogą pochłaniać lub odbijać fale dźwiękowe i powodować zjawisko utraty fal.
Z drugiej strony, radarowy wskaźnik poziomu charakteryzuje się wysoką precyzją, dużym zasięgiem i sprawdzoną niezawodnością w trudnych warunkach pracy. Jest on mniej podatny na czynniki zakłócające, które utrudniają technologię ultradźwiękową. Niemniej jednak oznacza to, że produkty radarowe są generalnie droższe. Stała dielektryczna jest kolejnym ważnym czynnikiem w pomiarach radarowych. Materiały o niskiej dielektryczności mogą osłabiać odbicie sygnału echa, prowadząc do niestabilności lub utraty pomiaru.
Podsumowując, gdy użytkownik zdecyduje się na bezkontaktowy pomiar poziomu, czujnik ultradźwiękowy będzie idealny do umiarkowanych warunków pracy i projektów o ograniczonym budżecie, natomiast radar sprawdzi się w trudniejszych warunkach i zapewni wysokie standardy pomiarów. W każdym przypadku kluczowe jest upewnienie się, że charakterystyka medium i środowiska, a także struktura systemu procesowego, sprzyjają wdrożeniu pożądanej metody pomiaru bezkontaktowego.
Notatki dotyczące instalacji instrumentów bezkontaktowych
- ✦ Miejsce instalacji powinno znajdować się jak najdalej od źródła hałasu
- ✦ Uszczelkę gumową można stosować do montażu w środowisku narażonym na wibracje
- ✦ Odległość od czujnika do najwyższego szacowanego poziomu powinna być większa niż martwa strefa pomiaru
- ✦ Pozycja czujnika powinna zachować pewną odległość od ścianki pojemnika, zgodnie z kątem emisji
- ✦ Obszar pomiaru powinien być wolny od przeszkód, które mogą powodować zakłócenia sygnału, takich jak drabina lub belka poprzeczna
- ✦ W przypadku pomiaru medium stałego pozycja montażu powinna unikać obszaru otworu doprowadzającego materiał
- ✦ Najlepiej unikać dużych wahań temperatury w miejscu instalacji urządzenia
- ✦ Sonda czujnika powinna być umieszczona prostopadle do powierzchni medium, aby zapewnić najlepszą wydajność
Szanghaj Wangyuanto doświadczony producent urządzeń pomiarowych z ponad 20-letnim doświadczeniem, dostarczający ultradźwiękowe i radarowe bezkontaktowe czujniki poziomu, a także inne rodzaje przyrządów do pomiaru poziomu. Zachęcamy do kontaktu w sprawie zapytań dotyczących bezkontaktowych urządzeń do pomiaru poziomu.
Czas publikacji: 11 marca 2025 r.