Датчики уровня жидкости и веществ
Датчики уровня – это устройства, которые могут измерять уровень вещества в контейнере, обычно жидкости или гранулированного материала. Выходной сигнал этих датчиков обычно представляет собой величину расстояния, которая оценивает уровень по отношению к размерам контейнера. Полученное расстояние затем можно преобразовать в объемные значения на основе тех же размеров резервуара. Сегодня на рынке доступны различные типы датчиков уровня, каждый со своими уникальными характеристиками и принципами работы.
В данном материале мы рассмотрим принципы работы четырех типов датчиков уровня и некоторые из их применений: емкостные датчики уровня, ультразвуковые датчики уровня, акустические датчики уровня и радарные рефлектометры.
Емкостный датчик уровня
Емкостные датчики уровня работают по принципу электрической емкости, то есть способности материала накапливать электрический заряд. Эти датчики измеряют изменение емкости, вызванное наличием или отсутствием вещества в контейнере. Когда проводящий зонд вставляется в контейнер, он образует конденсатор со стенкой контейнера. Когда контейнер пуст, емкость низкая. Когда контейнер заполнен веществом, емкость увеличивается. Это изменение емкости используется для определения уровня вещества в контейнере.
Емкостные датчики уровня подходят для использования с жидкостями, порошками и гранулированными материалами. Они особенно полезны в приложениях, где измеряемое вещество является проводящим или имеет высокую диэлектрическую проницаемость. На емкостные датчики уровня также не влияют изменения температуры и давления. Однако на них могут повлиять отложения или накипь на датчике, что может вызвать ошибки в показаниях, хотя и относительно минимальные.
Ультразвуковой датчик
Звуковые волны – это основа работы ультразвуковых датчиков уровня. В частности, они используют высокочастотные звуковые волны для определения расстояния между датчиком и измеряемым веществом. Преобразователь посылает звуковую волну, которая отражается от поверхности вещества и возвращается к датчику. Время, необходимое звуковой волне для прохождения к веществу и обратно, используется для расчета расстояния между датчиком и веществом.
Ультразвуковые датчики уровня хорошо подходят для приложений, в которых измеряемое вещество не является проводящим или имеет низкую диэлектрическую проницаемость, дополняя емкостные датчики уровня. Однако, как и емкостные датчики, ультразвуковые датчики уровня сохраняют хороший уровень производительности даже при изменении температуры и давления. С другой стороны, на них может негативно повлиять наличие пены или паров, которые могут мешать звуковой волне и вызывать ошибки в показаниях.
Акустический датчик
Акустические датчики уровня используют низкочастотные звуковые волны для той же цели определения уровня вещества в контейнере. Для работы датчик посылает низкочастотную звуковую волну, которая проходит через жидкость и отражается от дна контейнера. Общее время, необходимое для возврата сигнала к датчику, затем используется для расчета уровня.
Эти датчики являются важными инструментами для измерения глубины и уровня в контейнерах, где хранятся вязкие материалы и взвешенные твердые частицы. Одним из факторов, который может привести к ошибкам измерения, являются пузырьки воздуха в контейнере, которые могут мешать звуковой волне.
Времязависимые рефлектометры (TDR)
Датчики TDR используют радиолокационные волны для определения расстояния между датчиком и измеряемым веществом. Радиолокационные волны представляют собой форму высокочастотного электромагнитного излучения, генерируемого передающим устройством.
Радиолокационные волны могут предоставить информацию о расстоянии, угле и скорости обнаруженных объектов. В этом конкретном приложении радиолокационные волны просто обеспечивают величину расстояния. Эти датчики полезны в приложениях, где измеряемое вещество имеет низкую диэлектрическую проницаемость или очень непрозрачно.
Другие виды датчиков
В дополнение к четырем типам датчиков, рассмотренным здесь, доступны другие датчики уровня: оптические, вибрационные и поплавковые.
В вибрационном датчике уровня используется вибрирующий зонд, погруженный в контейнер. По мере изменения уровня жидкости в контейнере изменяется и частота вибрации. Эти изменения частоты калибруются и преобразуются в величину уровня.
Поплавковый датчик уровня, пожалуй, самый простой и к тому же они считаются очень надежными. Плавающее устройство плавает над веществом в контейнере и обеспечивает выход на основе магнитных, пневматических или оптических устройств. Они полезны в приложениях, где контейнер очень большой, и ранее обсуждавшиеся методы не были бы практичными.
© digitrode.ru