Snímač hladiny - Level sensor
Senzory hladiny detekují hladinu kapalin a jiných tekutin a fluidizovaných pevných látek, včetně kejdy , zrnitých materiálů a prášků, které vykazují horní volný povrch . Látky, které proudí, se ve svých kontejnerech (nebo jiných fyzikálních hranicích) v důsledku gravitace stávají v podstatě horizontálními, zatímco většina sypkých pevných látek se hromadí pod úhlem klidu k vrcholu. Látka, která má být měřena, může být uvnitř nádoby nebo může být ve své přirozené formě (např. Řeka nebo jezero). Měření hladiny může být buď spojité, nebo bodové. Senzory kontinuální hladiny měří hladinu v určeném rozsahu a určují přesné množství látky na určitém místě, zatímco senzory bodové úrovně pouze indikují, zda je látka nad nebo pod snímacím bodem. Obecně posledně jmenovaný detekuje hladiny, které jsou příliš vysoké nebo nízké.
Existuje mnoho fyzických a aplikačních proměnných, které ovlivňují výběr optimální metody monitorování úrovně pro průmyslové a obchodní procesy. Výběrová kritéria zahrnují fyzické: fáze (kapalina, pevná látka nebo kal), teplota , tlak nebo vakuum , chemie , dielektrickou konstantou z média , hustota (specifická hmotnost) z média, promíchávání (akce) , akustický nebo elektrický šum, vibrace , mechanické velikost a tvar šoku , nádrže nebo koše. Důležitá jsou také aplikační omezení: cena, přesnost, vzhled, rychlost odezvy, snadná kalibrace nebo programování , fyzická velikost a montáž přístroje, monitorování nebo řízení spojitých nebo diskrétních (bodových) úrovní. Stručně řečeno, hladinové senzory jsou jedním z velmi důležitých senzorů a hrají velmi důležitou roli v různých spotřebitelských/ průmyslových aplikacích. Stejně jako u jiných typů snímačů jsou k dispozici snímače hladiny nebo je lze navrhnout pomocí různých principů snímání. Volba vhodného typu senzoru vyhovujícího požadavkům aplikace je velmi důležitá.
Bodová a souvislá detekce hladiny pevných látek
Pro detekci pevných látek v bodové hladině je k dispozici řada senzorů. Patří sem vibrační, rotační pádlo, mechanické ( membránové ), mikrovlnné ( radarové ), kapacitní, optické, pulsně-ultrazvukové a ultrazvukové snímače hladiny.
Vibrační bod
Ty detekují hladiny velmi jemných prášků (sypná hustota: 0,02–0,2 g/cm 3 ), jemné prášky (sypná hustota:0,2–0,5 g/cm 3 ) a granulované pevné látky (sypná hustota:0,5 g / cm 3 nebo větší). Se správným výběrem frekvence vibrací a vhodnými úpravami citlivosti mohou také cítit úroveň vysoce fluidizovaných prášků a elektrostatických materiálů.
Jednosondové vibrační snímače hladiny jsou ideální pro sypkou hladinu prášku. Protože se s práškem dotýká pouze jeden snímací prvek, eliminuje se přemostění mezi dvěma prvky sondy a minimalizuje se hromadění média. Vibrace sondy mají tendenci eliminovat hromadění materiálu na prvku sondy. Vibrační snímače hladiny nejsou ovlivněny prachem, tvorbou statického náboje z dielektrických prášků nebo změnami vodivosti, teploty, tlaku, vlhkosti nebo obsahu vlhkosti. Další alternativou jsou snímače vibrací ve stylu ladičky. Bývají méně nákladné, ale jsou náchylné k hromadění materiálu mezi prsty,
Otočné pádlo
Otočné lopatkové snímače hladiny jsou velmi starou a zavedenou technikou pro indikaci úrovně sypkých pevných bodů. Tato technika využívá nízkootáčkový převodový motor, který otáčí lopatkovým kolem. Když je pádlo zastaveno pevnými materiály, motor se otáčí na hřídeli vlastním točivým momentem, dokud se příruba namontovaná na motoru nedotkne mechanického spínače. Pádlo může být vyrobeno z různých materiálů, ale nesmí se na pádle vytvářet lepkavý materiál. K nahromadění může dojít, pokud se procesní materiál stane lepkavým kvůli vysoké hladině vlhkosti nebo vysoké okolní vlhkosti v násypce. Pro materiály s velmi nízkou hmotností na jednotku objemu, jako je perlit , bentonit nebo popílek , se používají speciální lopatkové konstrukce a motory s nízkým točivým momentem. Správným umístěním lopatky do zásobníku nebo koše a použitím vhodných těsnění je třeba zabránit pronikání jemných částic nebo prachu do ložisek hřídele a motoru.
Přístupový typ
Senzor úrovně únosnosti RF využívá tyčovou sondu a zdroj RF k měření změny přípustnosti . Sonda je vedena stíněným koaxiálním kabelem, aby se eliminovaly účinky změny kapacity kabelu na zem. Když se hladina změní kolem sondy, je pozorována odpovídající změna dielektrika. Tím se změní propustnost tohoto nedokonalého kondenzátoru a tato změna se měří, aby se detekovala změna úrovně.
Bodová detekce kapalin
Mezi typické systémy pro detekci bodové hladiny v kapalinách patří magnetické a mechanické plováky, tlakové senzory, elektricky vodivé snímače nebo elektrostatické (kapacitní nebo indukční) detektory-a měřením doby letu signálu na povrch tekutiny prostřednictvím elektromagnetického (jako je např. magnetostrikční), ultrazvukové, radarové nebo optické senzory.
Magnetický a mechanický plovák
Princip magnetických, mechanických, kabelových a jiných plovákových snímačů hladiny často zahrnuje otevření nebo zavření mechanického spínače, a to buď přímým kontaktem se spínačem, nebo magnetickým ovládáním jazýčku. V jiných případech, jako jsou magnetostrikční senzory, je možné kontinuální monitorování pomocí principu float.
U magneticky ovládaných plovákových senzorů dochází ke spínání, když permanentní magnet uzavřený uvnitř plováku stoupá nebo klesá na ovládací úroveň. U mechanicky ovládaného plováku dochází k přepínání v důsledku pohybu plováku proti miniaturnímu (mikro) spínači. U magnetických i mechanických snímačů hladiny plováku ovlivňuje výběr dříku a plováku chemická kompatibilita, teplota, měrná hmotnost (hustota), vztlak a viskozita. Větší plováky lze například použít s kapalinami se specifickou hmotností až 0,5, při zachování vztlaku. Výběr materiálu plováku je také ovlivněn teplotními změnami měrné hmotnosti a viskozity-změnami, které přímo ovlivňují vztlak.
Plováková čidla mohou být navržena tak, aby štít chránil samotný plovák před turbulencemi a pohybem vln. Plovákové senzory fungují dobře v celé řadě kapalin, včetně korozivních. Při použití v organických rozpouštědlech však bude nutné ověřit, zda jsou tyto kapaliny chemicky kompatibilní s materiály použitými ke konstrukci senzoru. Plovákové snímače by neměly být používány s kapalinami, hustými (hustými) kapalinami, kaly nebo kapalinami, které ulpívají na dříku nebo plovácích, ani s materiály, které obsahují kontaminující látky, jako jsou kovové třísky; pro tyto aplikace jsou vhodnější jiné snímací technologie.
Speciální aplikací plovákových senzorů je stanovení úrovně rozhraní v systémech separace oleje a vody. Lze použít dva plováky, přičemž každý plovák je dimenzován tak, aby odpovídal měrné hmotnosti oleje na jedné straně a vody na straně druhé. Další speciální aplikací plovákového spínače kmenového typu je instalace teplotních nebo tlakových senzorů k vytvoření víceparametrového senzoru. Magnetické plovákové spínače jsou oblíbené pro jednoduchost, spolehlivost a nízké náklady.
Variantou magnetického snímání je senzor „ Hallova efektu “, který využívá magnetické snímání indikací mechanického měřidla. V typické aplikaci je magnetický senzitivní „snímač Hallova efektu“ připevněn k mechanickému měřidlu nádrže, které má magnetizovanou indikační jehlu, aby detekovalo indikační polohu jehly měřidla. Magnetický senzor převádí polohu jehly indikátoru na elektrický signál, což umožňuje další (obvykle vzdálenou) indikaci nebo signalizaci.
Pneumatický
Pneumatické snímače hladiny se používají tam, kde existují nebezpečné podmínky, kde není k dispozici elektrická energie nebo je její použití omezeno, nebo v aplikacích zahrnujících těžký kal nebo kejdu. Jelikož stlačení sloupce vzduchu proti membráně slouží k ovládání spínače, žádná pohyblivá kapalina se nedotýká pohyblivých částí snímače . Tyto senzory jsou vhodné pro použití s vysoce viskózními kapalinami, jako jsou tuky, a kapalinami na vodní a korozivní bázi. To má další výhodu v tom, že jde o relativně levnou techniku pro monitorování bodové úrovně. Variací této techniky je „bublina“, která stlačuje vzduch do trubice ke dnu nádrže, dokud se zvýšení tlaku nezastaví, protože tlak vzduchu se dostane dostatečně vysoko, aby vytlačil vzduchové bubliny ze spodní části trubice, čímž tlak překoná tam. Měření stabilizovaného tlaku vzduchu udává tlak na dně nádrže, a tedy hmotnost tekutiny výše.
Vodivý
Vodivé snímače hladiny jsou ideální pro detekci bodových hladin široké řady vodivých kapalin, jako je voda, a jsou zvláště vhodné pro vysoce korozivní kapaliny, jako je louh sodný, kyselina chlorovodíková, kyselina dusičná, chlorid železitý a podobné kapaliny. U těch vodivých kapalin, které jsou korozivní, musí být elektrody senzoru vyrobeny z titanu, Hastelloy B nebo C nebo nerezové oceli 316 a izolovány distančními vložkami, oddělovači nebo držáky z materiálů na bázi keramiky, polyetylenu a teflonu. V závislosti na jejich konstrukci lze s jedním držákem použít více elektrod různých délek. Vzhledem k tomu, že korozivní kapaliny jsou s nárůstem teploty a tlaku agresivnější, je třeba při specifikaci těchto senzorů zohlednit tyto extrémní podmínky.
Vodivé snímače hladiny používají nízkonapěťový proudově omezený zdroj energie aplikovaný na oddělené elektrody. Napájení je přizpůsobeno vodivosti kapaliny, verze s vyšším napětím jsou navrženy pro provoz v méně vodivých médiích (s vyšším odporem). Zdroj energie často zahrnuje určitý aspekt ovládání, jako je řízení vysokého nebo nízkého nebo střídavého čerpadla. Vodivá kapalina kontaktující jak nejdelší sondu (společnou), tak kratší sondu (zpětná) uzavírá vodivý obvod. Vodivé snímače jsou extrémně bezpečné, protože používají nízké napětí a proudy. Vzhledem k tomu, že použitý proud a napětí je ze své podstaty malý, z důvodů osobní bezpečnosti je možné tuto techniku také vyrobit jako „ jiskrově bezpečnou “, aby splňovala mezinárodní standardy pro nebezpečná místa . Vodivé sondy mají další výhodu v tom, že jsou polovodičovými zařízeními, a jejich instalace a použití je velmi jednoduché. V některých kapalinách a aplikacích může být údržba problémem. Sonda musí být i nadále vodivá. Pokud nahromadění izoluje sondu od média, přestane správně fungovat. Jednoduchá kontrola sondy bude vyžadovat ohmmetr připojený přes podezřelou sondu a zemní referenci.
Typicky ve většině studní pro vodu a odpadní vodu poskytuje studna sama se svými žebříky, čerpadly a jinými kovovými instalacemi zemní návrat. V nádržích na chemikálie a jiných neuzemněných studnách však musí instalační technik dodat zemní zpátečku, obvykle zemní tyč.
Monitor frekvence závislý na stavu
Metoda detekce změny stavu frekvence řízená mikroprocesorem používá signál s nízkou amplitudou generovaný na více senzorových sondách různých délek. Každá sonda má frekvenci oddělenou od všech ostatních sond v poli a nezávisle mění stav při dotyku vodou. Změna stavu frekvence na každé sondě je monitorována mikroprocesorem, který může provádět více funkcí řízení hladiny vody.
Silnou stránkou monitorování frekvencí závislých na stavu je dlouhodobá stabilita snímacích sond. Síla signálu není dostatečná na to, aby způsobila zanesení, degradaci nebo poškození senzorů v důsledku elektrolýzy v kontaminované vodě. Požadavky na čištění senzoru jsou minimální nebo jsou eliminovány. Použití více snímacích tyčí různé délky umožňuje uživateli intuitivně nastavit ovládací spínače v různých výškách vody.
Mikroprocesor ve frekvenčně závislém monitoru stavu může ovládat ventily a/nebo velká čerpadla s velmi nízkou spotřebou energie. Do malého balíčku lze integrovat více ovládacích prvků přepínače a současně pomocí mikroprocesoru poskytovat komplexní funkce specifické pro aplikaci. Nízká spotřeba energie ovládacích prvků je konzistentní ve velkých i malých polních aplikacích. Tato univerzální technologie se používá v aplikacích s rozsáhlou kvalitou kapalin.
Senzory pro detekci bodové úrovně nebo nepřetržité monitorování
Ultrazvukové
Ultrazvukové snímače hladiny se používají pro bezkontaktní snímání hladiny vysoce viskózních kapalin a sypkých látek. Jsou také široce používány v aplikacích na úpravu vody pro řízení čerpadel a měření průtoku v otevřeném kanálu. Senzory vyzařují vysokofrekvenční (20 kHz až 200 kHz) akustické vlny, které se odrážejí zpět k detekovanému vysílači.
Ultrazvukové snímače hladiny jsou také ovlivněny měnící se rychlostí zvuku v důsledku vlhkosti, teploty a tlaků. Pro zvýšení přesnosti měření lze na měření hladiny použít korekční faktory.
Turbulence, pěna, pára, chemické mlhy (páry) a změny v koncentraci procesního materiálu také ovlivňují reakci ultrazvukového senzoru. Turbulence a pěna zabraňují správnému odrazu zvukové vlny na snímač; parní a chemické mlhy a páry narušují nebo absorbují zvukovou vlnu; a kolísání koncentrace způsobuje změny v množství energie ve zvukové vlně, která se odráží zpět do senzoru. Aby se předešlo chybám způsobeným těmito faktory, používají se destilační studny a vlnovody.
K zajištění nejlepší odezvy na odražený zvuk je zapotřebí správné upevnění snímače. Kromě toho by v násypce, přihrádce nebo nádrži neměly být relativně žádné překážky, jako jsou svařence, závorky nebo žebříky, aby se minimalizovaly falešné návraty a výsledná chybná odezva, přestože většina moderních systémů má dostatečně „inteligentní“ zpracování ozvěny, aby do značné míry provedla technické změny zbytečné, kromě případů, kdy vniknutí blokuje "přímou viditelnost" snímače k cíli. Jelikož se ultrazvukový měnič používá jak k přenosu, tak k přijímání akustické energie, podléhá období mechanických vibrací známých jako „zvonění“. Tyto vibrace musí být utlumeny (zastaveny), než bude možné zpracovat ozvěnu. Čistým výsledkem je vzdálenost od obličeje snímače, která je slepá a nedokáže detekovat předmět. Je známá jako „zatemňovací zóna“, typicky 150 mm až 1 m, v závislosti na dosahu snímače.
Požadavek na obvody elektronického zpracování signálu lze použít k tomu, aby byl ultrazvukový senzor inteligentním zařízením. Ultrazvukové senzory mohou být navrženy tak, aby poskytovaly bodovou kontrolu, kontinuální monitorování nebo obojí. Vzhledem k přítomnosti mikroprocesoru a relativně nízké spotřebě energie existuje také možnost sériové komunikace z jiných výpočetních zařízení, což z něj činí dobrou techniku pro úpravu kalibrace a filtrování signálu ze senzoru, vzdálené bezdrátové monitorování nebo síťovou komunikaci závodu. Ultrazvukový senzor se těší velké oblibě díky výkonné kombinaci nízké ceny a vysoké funkčnosti.
Kapacita
Kapacitní snímače hladiny vynikají snímáním přítomnosti široké škály pevných látek, vodných a organických kapalin a kejd. Tato technika je často označována jako RF pro vysokofrekvenční signály aplikované na kapacitní obvod. Senzory mohou být navrženy tak, aby snímaly materiál s dielektrickými konstantami až 1,1 (koks a popílek) a až 88 (voda) nebo více. Lze také vnímat kaly a kaly, jako je dehydratovaný koláč a kejda z čistíren odpadních vod (dielektrická konstanta přibližně 50) a kapalné chemikálie, jako je pálené vápno (dielektrická konstanta přibližně 90). K detekci rozhraní mezi dvěma nemísitelnými kapalinami s podstatně odlišnými dielektrickými konstantami lze také použít kapacitní snímače se dvěma sondami, které poskytují alternativu v pevné fázi k výše uvedenému magnetickému plovákovému spínači pro aplikaci „rozhraní olej-voda“.
Protože snímače úrovně kapacity jsou elektronická zařízení, fázová modulace a použití vyšších frekvencí činí senzor vhodný pro aplikace, ve kterých jsou si podobné dielektrické konstanty. Senzor neobsahuje žádné pohyblivé části, je robustní, snadno se používá a snadno se čistí a může být navržen pro aplikace s vysokými teplotami a tlaky. Hrozí nebezpečí nahromadění a vybití vysokonapěťového statického náboje, které je důsledkem tření a pohybu nízko dielektrických materiálů, ale toto nebezpečí lze eliminovat správnou konstrukcí a uzemněním.
Vhodná volba materiálů sondy snižuje nebo eliminuje problémy způsobené oděrem a korozí. Bodové snímání adheziv a vysoce viskózních materiálů, jako jsou oleje a tuky, může vést k hromadění materiálu na sondě; to však lze minimalizovat použitím samočinného ladění senzoru. Pro kapaliny náchylné k pěnění a aplikace náchylné k rozstřikování nebo turbulencím mohou být kapacitní kapacitní snímače navrženy mimo jiné s ochranou proti stříkající vodě nebo tlumícími studnami.
Významné omezení pro kapacitní sondy je ve vysokých zásobnících používaných pro skladování sypkých látek. Problematický je požadavek na vodivou sondu, která sahá až na dno měřeného rozsahu. Dlouhé vodivé kabelové sondy (20 až 50 metrů dlouhé), zavěšené do koše nebo sila, jsou vystaveny obrovskému mechanickému napětí v důsledku hmotnosti sypkého prášku v sila a tření působícího na kabel. Takové instalace často způsobí přerušení kabelu.
Optické rozhraní
Optické senzory se používají pro snímání bodové hladiny sedimentů, kapalin se suspendovanými pevnými látkami a rozhraní kapalina-kapalina. Tyto senzory snímají pokles nebo změnu přenosu infračerveného světla vyzařovaného infračervenou diodou (LED). Při správném výběru stavebních materiálů a umístění montáže lze tyto senzory používat s vodnými, organickými a korozivními kapalinami.
Běžnou aplikací ekonomických infračervených snímačů bodových hladin optického rozhraní je detekce rozhraní kal/voda v usazovacích rybnících. Použitím technik pulzní modulace a vysoce výkonné infračervené diody lze eliminovat rušení okolního světla, provozovat LED s vyšším ziskem a omezit účinky nahromadění na sondě.
Alternativní přístup pro kontinuální optické snímání hladiny zahrnuje použití laseru. Laserové světlo je koncentrovanější, a proto je schopnější proniknout do prašného nebo zapařeného prostředí. Laserové světlo se bude odrážet od většiny pevných, tekutých povrchů. Čas letu lze měřit s přesnými časovacími obvody pro určení dosahu nebo vzdálenosti povrchu od senzoru. Lasery zůstávají v použití v průmyslových aplikacích omezené z důvodu nákladů a starostí o údržbu. Optiku je nutné často čistit, aby byl zachován výkon.
Mikrovlnná trouba
Mikrovlnné senzory jsou ideální pro použití ve vlhkém, parním a prašném prostředí a také v aplikacích, kde se teploty a tlaky liší. Mikrovlny (také často popisované jako RADAR) pronikají teplotními a parními vrstvami, což může způsobovat problémy jiným technikám, například ultrazvuku. Mikrovlny jsou elektromagnetická energie, a proto nevyžadují molekuly vzduchu k přenosu energie, což je činí užitečnými ve vakuu. Mikrovlny, jako elektromagnetická energie, se odrážejí od předmětů s vysokými vodivými vlastnostmi, jako je kov a vodivá voda. Alternativně jsou v různých stupních absorbovány „nízkým dielektrikem“ nebo izolačními médii, jako jsou plasty, sklo, papír, mnoho prášků a potravin a jiné pevné látky.
Mikrovlnné senzory se vyrábějí v široké škále technik. Používají se dvě základní techniky zpracování signálu, z nichž každá nabízí své vlastní výhody: pulzní nebo časová doménová reflexní metoda (TDR), což je měření doby letu děleno rychlostí světla, podobné ultrazvukovým snímačům hladiny, a dopplerovské systémy využívající techniky FMCW . Stejně jako u ultrazvukových snímačů hladiny jsou mikrovlnné snímače prováděny na různých frekvencích od 1 GHz do 60 GHz. Obecně platí, že čím vyšší frekvence, tím přesnější a dražší. Mikrovlnná trouba se provádí bezkontaktně nebo je vedena. První se provádí monitorováním mikrovlnného signálu, který je přenášen volným prostorem (včetně vakua) a odražen zpět, nebo jej lze provádět jako techniku „radaru na drátě“, obecně známou jako radar s naváděnou vlnou nebo řízený mikrovlnný radar. U posledně jmenované techniky se výkon obecně zlepšuje u prášků a nízko dielektrických médií, která nejsou dobrými reflektory elektromagnetické energie přenášené dutinou (jako u bezkontaktních mikrovlnných senzorů). Ale s vedenou technikou existují stejná mechanická omezení, která způsobují problémy dříve zmíněným kapacitním (RF) technikám sondou v nádobě.
Bezkontaktní radarové senzory založené na mikrovlnné troubě jsou schopny vidět skrz sklo/plastová okna nebo nevodivé skleněné/plastové stěny nebo nádoby nádoby s nízkou vodivostí, které mohou procházet mikrovlnným paprskem, a měřit „vodivou“ mikrovlnnou reflexní (vodivou) kapalinu uvnitř (stejným způsobem, jako když použijete plastovou misku v mikrovlnné troubě). Jsou také do značné míry neovlivněny vysokou teplotou, tlakem, vakuem nebo vibracemi. Protože tato čidla nevyžadují fyzický kontakt s procesním materiálem, lze vysílač /přijímač namontovat v bezpečné vzdálenosti nad /od procesu, a to i s prodloužením antény o několik metrů, aby se snížila teplota, a přesto stále reagují na změny hladiny nebo změny vzdálenosti, např. jsou ideální pro měření výrobků z roztaveného kovu při teplotě nad 1200 ° C. Mikrovlnné vysílače také nabízejí stejnou klíčovou výhodu jako ultrazvuk: přítomnost mikroprocesoru pro zpracování signálu, poskytuje četné možnosti monitorování, ovládání, komunikace, nastavení a diagnostiky a jsou nezávislé na měnící se hustotě, viskozitě a elektrických vlastnostech. Kromě toho řeší některá aplikační omezení ultrazvuku: provoz ve vysokém tlaku a vakuu, vysoké teploty, vrstvy prachu, teploty a páry. Radary s naváděnou vlnou mohou velmi úspěšně měřit v úzkých stísněných prostorách, protože vodicí prvek zajišťuje správný přenos do a z měřené kapaliny. Aplikace, jako jsou vnitřní tlumicí trubice nebo externí uzdy nebo klece, nabízejí vynikající alternativu k plovákovým nebo výtlačným zařízením, protože odstraňují všechny pohyblivé části nebo vazby a nejsou ovlivněny změnami hustoty nebo tvorbou. Jsou také vynikající s produkty s velmi nízkou mikrovlnnou odrazivostí, jako jsou kapalné plyny (LNG, LPG, Amoniak), které jsou skladovány při nízkých teplotách/vysokých tlacích, i když je třeba dbát na těsnicí uspořádání a schvalování nebezpečných prostor. U sypkých materiálů a prášků nabízí GWR skvělou alternativu k radarovým nebo ultrazvukovým senzorům, ale je třeba věnovat určitou pozornost opotřebení kabelů a zatížení střechy pohybem produktu.
Jednou z hlavních nevýhod mikrovlnných nebo radarových technik pro monitorování úrovně je relativně vysoká cena těchto senzorů a složité nastavení. Cena se však za posledních několik let výrazně snížila, aby odpovídala těm z ultrazvuků s delším dosahem, přičemž zjednodušené nastavení obou technik také zlepšilo snadné použití.
Nepřetržité měření hladiny kapalin
Magnetostrikční
Magnetostrikční snímače hladiny jsou podobné snímačům plovákového typu v tom, že permanentní magnet uzavřený uvnitř plováku cestuje nahoru a dolů po dříku, ve kterém je utěsněn magnetostrikční drát. Tyto senzory, ideální pro vysoce přesné, kontinuální měření hladiny nejrůznějších kapalin ve skladovacích a přepravních kontejnerech, vyžadují správnou volbu plováku na základě specifické hmotnosti kapaliny. Při výběru materiálů plováku a dříku pro magnetostrikční snímače hladiny platí stejné pokyny, jaké jsou popsány pro magnetické a mechanické snímače hladiny plováku.
Magnetostrikční hladinová a polohová zařízení nabíjejí magnetostrikční drát elektrickým proudem, když pole protne magnetické pole plováků, generuje se mechanické zkroucení nebo puls, který putuje zpět po drátu rychlostí zvuku, jako je ultrazvuk nebo radar, měří se vzdálenost podle doby letu z pulsu do zpětného registru impulsů. doba letu odpovídá vzdálenosti od snímače detekujícího zpětný impuls.
Vzhledem k možné přesnosti pomocí magnetostrikční techniky je oblíbený pro aplikace „převodu do úschovy“. Může to povolit agentura pro váhy a míry pro provádění obchodních transakcí. Často se také používá na magnetické zaměřovače. V této variantě je magnet instalován v plováku, který se pohybuje uvnitř měřicího skla nebo trubice. Magnet pracuje na senzoru, který je namontován externě na měřidle. Tuto kvalitu výkonu využívají kotle a další vysokoteplotní nebo tlakové aplikace
Odporový řetěz
Odporové řetězové snímače hladiny jsou podobné magnetickým hladinovým snímačům hladiny v tom, že permanentní magnet uzavřený uvnitř plováku se pohybuje nahoru a dolů po stonku, ve kterém jsou utěsněny těsně umístěné spínače a odpory. Když jsou spínače sepnuty, odpor je sečten a převeden na proudové nebo napěťové signály, které jsou úměrné hladině kapaliny.
Volba materiálu plováku a dříku závisí na kapalině, pokud jde o chemickou kompatibilitu, měrnou hmotnost a další faktory, které ovlivňují vztlak. Tyto senzory fungují dobře pro měření hladiny kapalin v námořním, chemickém zpracování, farmaceutickém průmyslu, zpracování potravin, zpracování odpadu a dalších aplikacích. Při správném výběru dvou plováků lze také použít odporové snímače hladiny řetězu ke sledování přítomnosti rozhraní mezi dvěma nemísitelnými kapalinami, jejichž specifické hmotnosti jsou větší než 0,6, ale liší se až o 0,1 jednotky.
Magnetorezistivní
Magnetorezistenční snímače hladiny plováku jsou podobné snímačům hladiny plováku, ale dvojice permanentních magnetů je utěsněna uvnitř čepu ramene plováku. Při pohybu plováku nahoru se pohyb a poloha přenášejí jako úhlová poloha magnetického pole. Tento detekční systém je vysoce přesný až na 0,02 ° pohybu. Umístění polního kompasu poskytuje fyzické umístění plovoucí polohy. Výběr materiálů plováku a dříku závisí na kapalině, pokud jde o chemickou kompatibilitu, jakož i měrnou hmotnost a další faktory, které ovlivňují vztlak plováku. Elektronický monitorovací systém nepřichází do styku s kapalinou a je považován za jiskrovou bezpečnost : nebo odolný proti výbuchu. Tyto senzory fungují dobře pro měření hladiny kapalin v námořních, automobilových, leteckých, chemických, farmaceutických, potravinářských, odpadních a dalších aplikacích.
Vzhledem k přítomnosti mikroprocesoru a nízké spotřebě energie existuje také možnost sériové komunikace z jiných výpočetních zařízení, což z něj činí dobrou techniku pro úpravu kalibrace a filtrování signálu senzoru.
Hydrostatický tlak
Hydrostatické snímače tlaku jsou ponorné nebo externě namontované snímače tlaku vhodné pro měření hladiny korozivních kapalin v hlubokých nádržích nebo vody v nádržích. Typicky je hladina kapaliny určena tlakem na dně nádoby na kapalinu (nádrž nebo nádrž); tlak ve spodní části, upravený podle hustoty / měrné hmotnosti tekutiny, udává hloubku tekutiny. U těchto senzorů je pro zajištění správného výkonu důležité použití chemicky kompatibilních materiálů. Senzory jsou komerčně dostupné od 10 mbar do 1000 bar.
Protože tyto senzory snímají rostoucí tlak s hloubkou a protože specifické hmotnosti kapalin jsou různé, musí být senzor pro každou aplikaci řádně kalibrován. Velké změny teploty navíc způsobují změny měrné hmotnosti, které by měly být zohledněny při převodu tlaku na úroveň. Tyto senzory mohou být navrženy tak, aby bránily membráně bez kontaminace nebo tvorby usazenin, a tím zajistily správnou funkci a přesné měření hladiny hydrostatického tlaku.
Pro použití v aplikacích pod širým nebem, kde senzor nelze namontovat na dno nádrže nebo jejího potrubí, lze speciální kabel senzoru hladiny hydrostatického tlaku, hladinovou sondu , zavěsit z kabelu do nádrže ke spodnímu bodu to se má měřit. Senzor musí být speciálně navržen tak, aby utěsnil elektroniku před kapalným prostředím. V nádržích s malým tlakem hlavy (méně než 100 INWC) je velmi důležité odvzdušnit zadní část snímače na atmosférický tlak. Jinak normální změny barometrického tlaku způsobí velkou chybu ve výstupním signálu snímače. Navíc většina snímačů potřebuje kompenzovat změny teploty v kapalině.
Vzduchová bublina
Systém vzduchových bublinek používá trubici s otvorem pod povrchem hladiny kapaliny. Trubkou prochází pevný proud vzduchu. Tlak v trubici je úměrný hloubce (a hustotě) kapaliny na výstupu z trubice.
Systémy vzduchových bublin neobsahují žádné pohyblivé části, takže jsou vhodné pro měření hladiny odpadních vod, drenážní vody, čistírenského kalu, noční půdy nebo vody s velkým množstvím nerozpuštěných látek. Jedinou částí senzoru, která je v kontaktu s kapalinou, je bublinková trubice, která je chemicky kompatibilní s materiálem, jehož hladina se má měřit. Protože bod měření neobsahuje žádné elektrické součásti, je tato technika dobrou volbou pro klasifikované „nebezpečné oblasti“. Řídicí část systému může být umístěna bezpečně daleko, přičemž pneumatické potrubí izoluje nebezpečné z bezpečné oblasti.
Systémy vzduchových bublin jsou dobrou volbou pro otevřené nádrže za atmosférického tlaku a mohou být postaveny tak, že vysokotlaký vzduch je veden obtokovým ventilem, aby se uvolnily pevné látky, které mohou ucpat bublinkovou trubici. Tato technika je ze své podstaty „samočistící“. Je velmi doporučován pro aplikace měření hladiny kapalin, kde se ultrazvukové, plovákové nebo mikrovlnné techniky ukázaly jako nespolehlivé. Během měření bude systém vyžadovat stálý přísun vzduchu. Konec trubky by měl být nad určitou výškou, aby nedošlo k ucpání trubky kalem.
Gama paprsek
Měřič jaderné hladiny nebo gama paprsek měří hladinu útlumem paprsků gama procházejících procesní nádobou. Tato technika se používá k regulaci hladiny roztavené oceli v procesu kontinuálního lití výroby oceli. Vodou chlazená forma je opatřena zdrojem záření, jako je kobalt-60 nebo cesium-137 , na jedné straně a citlivým detektorem, jako je scintilační čítač, na straně druhé. Jak hladina roztavené oceli ve formě stoupá, senzor detekuje méně záření gama. Tato technika umožňuje bezkontaktní měření tam, kde teplo roztaveného kovu činí kontaktní techniky a dokonce i mnoho bezkontaktních technik nepraktickými.
