لول ترانسمیتر راداری

برای اولین بار در سال 1980 رادارهای نظامی وارد صنعت اندازه‌گیری فرآیندی شدند. این رادارها با ایجاد تحولات صنعتی در تکنولوژی ساخت خود و استفاده از تکنولوژی FET در ساخت مدارات الکتریکی، گامی بزرگ در جهت کوچک شدن و صنعتی شدن ابزار دقیق‌های راداری برداشتند.
هر دو سیگنال راداری و ریزموجی با سرعت نور منتشر می‌شوند. اما تفاوت آن‌ها در فرکانسشان است. فرکانسهای پخش رادیو و تلویزیون معمولاً بین 88 مگاهرتز تا کمتر از یک گیگاهرتز است و این در حالی است که فرکانس ریزموج‌ها در محدوده 1 تا 300 گیگاهرتز است. معمولاً این رنج فرکانسی فقط برای کاربردهای نظامی در هواپیماها و رادارهای زمینی استفاده می‌شود. تفاوت دیگر آن‌ها در میزان قدرتشان است. قدرت سیگنال راداری حدود 0/01mw/cm^2 است در حالی که قدرت ریزموج‌ در محدوده 5-0/1 است. به دلیل کارکرد ریزموج‌ها در سطح انرژی بالاتر مقاومت آن‌ها نسبت به سنسورهای نوع راداری بیشتر است. لذا گیج راداری نسبت به سنسورهای فراصوتی در استفاده از ریزموج‌ به جای موج صوتی تفاوت دارند. همانند تجهیزات فراصوتی در این روش نیز آن‌ها در بالای مخزن برای مشخص کردن سطح مواد اندازه‌گیری نصب می‌شوند. سنسورهای راداری شامل فرستنده، آنتن، گیرنده‌ی راداری پردازشگر و واسط اپراتوری است. در فرستنده، اسیلاتورهای نیمه هادی موج‌های الکترومغناطیسی را تولید می‌کنند. فرکانسی که غالباً برای این تجهیز استفاده می‌شود حدود 10 گیگاهرتز است.
برای آشکارسازی مواد خشک و غیر رسانا با میزان خیلی کم از مواد توده‌ای می‌توان از فرستنده‌های فرکانس بالاتر استفاده کرد. از آنجایی که انواع مختلفی از آنتن‌ها وجود دارد، انتخاب صحیح نوع آنتن برای کاربرد و نصب مدنظر مهم و اساسی است.

انتخاب آنتن به معیارهای زیر وابسته است:

• نوع کاربرد – فضای آزاد در مقابل چاه استیلینگ
• امکانات نصب – اندازه، موقعیت و بلندی نازل
• مشخصه مواد ذخیره شده در تانک – بازتاب‌پذیری رادار، فشار بخار، دما و غیره
• دقت اندازه‌گیری لازم.
برای کاربرد چاه استیلینگ از آنتن‌های مسطح استفاده می‌شود و برای کاربردهای فضای آزاد از آنتن‌های زیر استفاده می‌شود:
• آنتن‌های میله‌ای
• آنتن‌های بوقی
• آنتن‌های سهموی
هریک از آنتن‌ها برای کاربرد خاصی مناسب هستند.

 

دیسپلیسر لول سوئیچ

بیش از 2200 سال پیش ارشمیدس کشف کرد که وزن ظاهری یک جسم غوطه ور به اندازه مایع جابجا شده کاهش می باید. سوئیچ های غوطه ور ابزارهای تعادل نیرویی هستند که وزن ظاهری آنها مطابق قانون ارشمیدس در سیال تغییر می کند.شناورها معمولا سطح سیال را دنبال می کنند اما سوئیچ های غوطه ور یا کامل غوطه ور می مانند. سوئیچ های غوطه ور هرچیه بیشتر فرو روند وزن ظاهری آنها بیشتر کاهش می یابد، وقتی که نیروی کمتر از نیروی کشش فنر می شود سوئیچ تحریک می شود.

برای سیالات متلاطم، مواج، کف دار و کف آلود استفاده از این سوئیچ ها مطمئمن تر از شناورهای معمولی است، چون می توان با کابلف معلق آنهارا جابجا کرد و همچنین تغییر در تنظیمات آن ها بسیار راحت است. این سوئیچ ها را می توان برای اغلب سیالاات با چگالی مختلف استفاده کرد. زیرا فنر آنها برای چگالی های مختلف قبل تغییر می باشد همچنین برای تست شناور باید تانک را تا سطح تحریک آن پر کرد در حالی که برای تست سوئیچ های غوطه ور می توان از کابل تست استفاده کرد.

سوئیچ های غوطه ور با کاربرد سنگین تا فشار 5000 در دمای 15 درجه سانتیگراد برای استفاده در مخازن هیدرولیک مخازن گازطبیعی، دستگاه تصفیه گاز کوزه فشار بالا و فلاش تانک های هیدروکربن مناسب هستند. سوئیچ های غوطه ور در صنایع نفت و پتروشیمی به عنوان ترانسمیترها و کنترل کننده های سطح مورد استفاده قرار می گیرند.

دقت گردد استفاده از سوئیچ های غوطه ور برای مواد آبکی و رسوبی به دلیل اینکه روی این سوئیچ ها پوشش ایجاد کرده و باعث تغییر حجم و نیروی شناوری آنها می شوند توصیه نمی شوند، اما برای سیالات پاک با چگالی ثابت بسیار دقیق و قابل اعتماد هستند، البته دقت شوند که این سوئیچ ها باید جبران دمایی شوند به خصوص اگر تغییرات دمایی باعث تغییرات در چگالی سیال فرآیند شود.

هنگام اندازه گیری سطح مشترک بین یک مایع سبک و یک مایع سنگین ( مانند روغن در آب) بالای سوئیچ های غوطه ور با مایع سبک و پایین آن با مایع در تماس است. هنگامی که محفظه پر از سیال سبک باشدخروجی چنین ترانسمیتری صفر و هنگامی که پر از سیال سنگین است خروجی آن %100 در نظر گرفته می شود . خروجی آن در حالت عادی سطح مشترک دو سیال را نشان می دهد . طبیعتا هنگام اندازه گیری، باید بالای محفظه سوئیچ های غوطه ور با سیال سبک و پایین آن با سیال سنگین در تماس بوده و محفظه همیشه پر باشد . قطر این سوئیچ ها بسته به چگالی دوسیال و طول آن بسته به محدوده تغییرات سطح مشترک دو سیال تغییر می کند.

دقت شود اگر تفاوت چگالی نسبی بین دوسیال بیشتر از 0.05 باشد می توان از شناورهای معمولی نیز استفاده کردو برای کار چگالی شناور باید بیشتر از چگالی مایع سبک تر و کمتر از چگالی مایع سنگین تر باشد، در این صورت در سیالات پاک عملکرد خوبی از آن مشاهده خواهد شد.

لول گیج شیشه ای

یکی از وسایل بسیار ساده اندازه گیری سطح مایع درون مخازن گیج شیشه ای یا همان شیشه مرئی می باشد که از جمله دستگاه های اندازه گیری که از جمله دستگا های اندازه گیری است که قابلیت تطبیق با مخازن روباز و سربسته را دارد. شیشه های مرئی یک نشان دهنده بصری پیوسته را برای نمایش سطح درون مخزن رو باز و سربسته را دارد. شیشه مرئی یک نشان دهنده بصری پیوسته را برای نمایش سطح درون مخزن پروسه و یا یک تانک کوچک فراهم کرده و می توان گفت که استفاده از آن بسیار اسان تر از چوب غوطه ور، میله غوطه ور، و نوارهای اندازه گیری دستی می باشد. در روش گیج شیشه ای، یک تیوپ شفاف به بالا و پایین مخزن تحت نظارت متصل شده است. در مخازنی که به اتمسفر باز هستند نیازی به اتصال بالایی نمی باشد

در زیر این لول گیج ها یکشیر  جدا کننده نصب میشود  این ولوها این اجازه را به ما می دهند که برای مقاصد تعمیر و تعویض بتوانیم گیج را از پروسه ایزوله کنیم. همچنین این ولوها به دو ball check مجهز بوده، خارج از مخزن نصب شده و توسط لوله کشی با مخزن در ارتباط هستند. جنس تیوپ نیز معمولا از جنس شیشه و یا پلاستیک می باشد.
سطح مایع درون شیشه مرئی منطبق با سطح مایع درون مخزن پروسه می باشد همانطور که سطح درون مخزن بالا و پایین می رود، سطح درون شیشه مرئی نیز مطابق با آن تغییر می کند به این ترتیب، با اندازه گیری سطح شیشه مرئی می توان اندازه سطح مخزن را اشکار کرد.
شیشه های مرئی بر اساس فشار اعمالی یکسان بر روی سطوح دو ستون مایع متصل به یک دیگر عمل می کنند، که این امر سبب می شود مایع همچنان در جستجوی یک سطح یکسان باشد. برای درک بهتر این اصل یک مانومتر U-Tube را درنظر بگیرید. با اعمال فشار مساوی بر روی هر دوساقه ی مانومتر، سطح در دو اقه به یک اندازه جابجایی عمودی خواهد داشت. به عنوان مثال اگر مایع بیشتری به مانومتر اضافه شود سطح در دو ساقه بالا می رود
با به کار بردن این مفهموم برای شیشه مرئی، می توان گفن که یکی از ساقه ها سطح پروسه و دیگری همان شیشه مرئی است که خارج از مخزن پروسه نصب شده و برای نظارت بصری قابل استفاده است چنانچه سطح پروسه نوسان داشته باشد، سطح درون تیوپ شفاف مظابق با ان تغییرکرده و یک نمایش درست را از سطح پروسه ارائه می دهد. بنابراین، سطح مایع درون شیشه مرئی برابر با سطح مایع مخزن پروسه خواهد بودو با درجه بندی آن، سطح مایع درون شیشه مرئی به عنوان یک شاخص در جهت خواندن مستقیم عمل خواهد کرد.
غالبا در ولوهای متصل شده به گیج های شیشه ای از یک توپ فلزی استفاده می شود تا از جاری شدن منابع به بیرون از گیج جلوگیری کند. به این شکل که در صورت شکستگی یا نشتی شیشه مرئی دو ولو به صورت اتوماتیک مسدود می شوند. این در حالی است در هنگام سطح پروسه ball check اجازه می دهند که مایع آزادانه عبور کرده و سطح در تیوپ شفاف تغییر کند.
از شیشه مرئی هایی که در مخازن بسته می شود می توان در فرآیندهای تحت فشار و فشار اتمسفر استفاده کرد. کاربردهای معمول این دستگاه ها بر روی مخازن تحت فشار شامل درام بویلر، تبخیر کننده ها ، متراکم کننده ها، دستگاه های تقطیر، تانک ها، مخازن تقطیر، تله های انبارهای مایع و برنامه های کاربردی دیگر می باشد.
سادگی و قابلیت اطمینان این نوع گیج های اندازه گیری سطح سبب می شود که این دستگاه ها به عنوان نشان دهنده های محلی استفاده شوند هنگامی که ترانسمیترسطح خراب شده یا برای تعمیر باید خارج از سرویس قرار گیرد، و یا در زمان قطع برق، این روش اجازه می دهد که پروسه توسط وسایل دستی اندازه گیری و کنترل شود.
بااین حال، عناصر شیشه ای مستعد کثیفی و شکستن می باشند، از این رو ارائه کردن یک سری تمهیدات ایمنی ضروری به نطر می رسد، خصوصا زمانی که با مایع های گرم، خورنده و قابل اشتعال سرو کار داشته باشیم.
در هر دو شرایط فرآیندی فشار بالا و فشار پایین می توان از شیشه مرئی استفاده کرد. اگر اندازه گیری سطح مخازنی بافشار و دمای بالا مطلوب باشد، انواع مختلفی ازگیج های شیشه ای وجود دارد که می توان از آنها استفاده کرد.

استفاده از لول گیج شیشه ای در بویلر های بخار

اگر مایع خطرناک و یا تحت فشار باشد، از طرح و ارایش پیچیده تری باید استفاده شود. فشار آب و بخار درون بویلر برابراستو بنابراین هر تغییر درسطح آب از طریق گیج دیده خواهد شدلوله شفافا در اکثر مواقع در داخل یک پوشش فلزی و یا شیشه سخت محصور شده است. این امر به دلیل جلوگیری از اسیب دیدن گیج بر اثر خراش و ضربه بوده و اپراتور در برابر خروج مایع ناشی از شکستن شیشه حفاظت می کند. معمولا برای ایجاد اثر بزرگنمایی آب داخل تیوپ در جهت وضوح بیننده و همچنین راحتی خواندن از یک صفحه فلزی پشتی استفاده می شود. در برخی لوکوموتیوها که بویلر در فشار بالایی کار میکند، خود تیوپ از شیشه سخت تقویت شده بافلز ساخته می شود . نگه داشتن آب در سطحی مشخص امری مهم است، زیرا در غیر اینصورت بالای آتشدان در معرض قرارگرفته و ایجاد خطر بر اثر فروریختن و در نتیجه سبب آسیب، خسارت و احتمالا خرابی فجیحی می شود.

باپیشرفت صنعت، دستگاه های اندازه گیری بصری نیز تغییر کرده اند .این گیج ها از لحاظ ساختمان پیچیدگی بیشتری نسبت به گیج آب دارند. شیشه های مرئی حال حاضر که شیشه سطح و یا پورت دید نامیده می شوند را می توان برروی مخازن حاوی مایع موجود در کارخانه های شیمیایی و دیگر محیط های صنعتی از جمله صنایع دارویی، غذایی، نوشیدنی و کارخانجات بیو گاز پیدا کرد. شیشه های مرئی امکان مشاهده بصری فرایند درون تانک ها، لوله ها، راکتورها و مخازن را برای اپراتور امکان پذیر می کنند شیشه مرئی صنعتی مدرن یک صفحه شیشه ای است که در بین دو قاب فلزی نگه داشته شده و توسط پیچ ها و گسکت ها محکم شده است . همچنین ممکن است صفحه شیشه ای در حین ساخت با قاب فلزی ترکیب شود. شیشه ای که برای این منظور استفاده می شود از جنس شیشه سودا آهکی و یا شیشه بوروسیلیکات می باشد و برای آن فلز معمولا از یک نوع فولاد ضد رنگ استفاده می کنند تا بتوان استحکام و مقاومت مطلوب را به دست اورد . شیشه بوروسیلیکات از نظر مقاومت در برابر خوردگی ، تحمل درجه حرارت های بالا و همچنین شفافیت برتری بیشتری نسبت به فرمولاسیون های دیگر دارد. شیشه های مرئی ترکیب شده را شیشه باتقویت مکانیکی نیز می نامند. زیرا این نوع از شیشه ها بافشرده سازی حلقه های فلزی تقویت شده اند . برای ساخت این شیشه ها به یک صفحه شیشه ای و حلقه فولادی که آن را احاطه کرده حرارت اعمال میکنند،که باعث گداختگی و آمیزش موادمی شود. بر اثر سرد شدن فولاد منقبض شده ، شیشه را فشرده کرده و آن را در برابر تنش مقاوم می کند. به طور معمول شیشه در زیر تنش می شکند ،بااین حال شیشه هایی با تقویت مکانیکی بعیداست که بشکنند و کارگران را در معرض خطر قراردهند. محکم ترین شیشه های مرئی با شیشه ای بوروسیلیکات ساخنه می شوند. زیرا بیشترین تفاضل در ضریب انبساط دارا هستتند.

انواع شیشه های مرئی عبارتند از

گیج شیشه ای لوله ای
گیج شیشه ای شفاف
گیج شیشه ای انعکاسی

ترانسمیتر راداری

برای اولین بار در سال 1980 رادارهای نظامی وارد صنعت اندازه گیری فرایندی شدند. این رادارها با ایجاد تحولات صنعتی در تکنولوژی ساخت خود و استفاده از تکنولوژی FET در ساخت مدارات الکترونیکی، گامی بزرگ در جهت کوچک شدن و صنعتی شدن ابزاردقیق های راداری برداشتند .
هر دو سیگنال راداری و ریز موجی (Microwave) با سرعت نور منتشر می شوند اما تفاوت آنها در فرکانسشان است.فرکانس های پخش رادیو و تلویزیون معمولا بین 88 مگاهرتز تا تا کمتر از 1 گیگاهرتز است و این در حالی است که فرکانس ریز موجها در محدوده 1 تا 300 گیگاهرتز است . معمولا این رنج فرکانسیی فقط برای کاربرد های نظامی در هواپیماها و رادارهای زمینی استفاده می شود . تفاوت دیگر آنها در میزان قدرتشان است . قدرت سیگنال راداری حدود 0.01 Mw/cm2 است در حالی که قدرت ریز موج به سنسورهای راداری در محدوده 0.1-5Mw/CM2 است به دلیل کارکرد ریز موج ها در سطح انرژی بالاتر مقاومت آنها نسبت به سنسورهای راداری بیششتر است . لذا گیج راداری (ریز موجی) نسبت به سنسورهای فراصوتی در استفاده از ریز موج Microwave به جای موج صوتی تفاوت دارند . همانند تجهیزات فراصوتی در این روش نیز آنها در بالای مخزن باری مشخص کردن سطح مواد اندازه گیری نصب می شوند . سنسورهای راداری شامل فرستنده، آنتن، گیرنده داررای پردازشگر و اواسط اپراتوری است.در فرستنده، اسیلاتورهای نیمه هادی موجهای الکترومغناطیسی را تولید می کنند . فرکانسی که غالبا برای این تجهیز استفاده می شود حدود 10 گیگا هرتز است.
برای آشکار سازی موادخشک و غیرررسانا با میزان خیلی کم از مواده توده ای می توان از فرستنده های فرکانس بالاتر استفاده کرد
از آنجا که انواع مختلفی از آنتن ها وجود دارد انتخاب صحیح نوع آنتن برای کاربرد و نصب مدنظر مهم و اساسی است انتخاب آنتن به معیارهای زیر وابسته است .
1- ن.ع کاربرد فضای آزاد در مقابل چاه استیلینگ (stilling well)
2- امکانات نصب – اندازه، موقعیت و بلندی نازل
3- مشخصه مواد ذخیره شده در تانک – بازتاب پذیری رادار (radar reflectivity) فشار بخار، دما و غیره
4- دقت اندازه گیری لازم
برای کاربردهای چاه استیلینگ از آنتن های مسطح استفاده می شود و برای کاربردهای فضای آزاد از آنتن های زیر استفاده8 میشود
1- آنتن های میله ای (Rod antenna)
2- آنتن های بوقی (Hom antenna)
3- آنتن های سهمخودی (Parabolic antenna)
هریک از این آنتن ها برای کاربردخاصی مناسب هستند که در ادامه توضیح داده می شود.
آنتن های مسطح (Planar antenna)
آنتن های مسطح فقط برای چاه استیلینگ طراحی شده اند . شکلف دایره ای امواج منتشرشده از راداربرای کاربردهای چاه استیلینگ استفاده می شوند . معمولا این نوع از آنتن ها برای چاه استیلینگ باقطر 2 تا 6 اینچ استفاده می شود. شایان ذکر است تناسب بین سنسور و چاه استیلینگ بسیار مهم است .
آنتن های سهموی (Parabolic antenna)
آنتن های سهمومی بزرگترین آنتن های مخورداستفاده در فضای آزاد با کوچکترین زاویه پرتو هستند .برای کاربردهایی که در که در آن سنسور به دیواره تانک نزدیک است، مناسب است. آنتن سهموی انتخایی عالی برای موادی است که بازتاب پذیری پایینی دارند .
آنتن های بوقی (Horn antenna)
در کاربردهای فضای آزاد، حتما آنتن های بوقی تا پایین نازل مربوط به نصب آن باید امتداد یابد.
قانون اصلی در امتداد قطر، “هرچه بزرگتر، بهتر” است زیرا دهانه های بزرگتر آنتن، پرتوهای باریک تر تولید می کنند و نسبت سیگنال به نویز بهتری نیز دارند .
آنتن های میله ای
آنتن های میله ای برای تانکهایی که نازلی با قطر کوچک داشته و حاوی مواد چگال یا خورنده هستند ایده آل می باشند. این ویژگی به خاطر تمیز شدن ساده و مشخصه خوب “چکیدن” است . طول غیر فعال آنتن تا پایین نازل ادامه یابد. آنتن های میله ای معمولا از دو بخش فعال و غیر فعال تشکیل شده اند . بخش فعال که به صورت مخروطی شکل و در قسمت پایین آنتن قرار می گیرد وظیفه متمرکز کردن سیگنال را به عهده دارند و مانند یک لنز عمل می کنند بخش های غیر فعال که قسمت بالایی میله آنتن را تشکیل می دهد عملا وظیفه خاصی را به عهده ندارند و ریز موج های تولیدی از آن بخش می گذرند تا به بخش فعال آنتن برسند.
آنتن هایی با سطح صاف، بزرگ، افقی و غیر رسانا بیشتر تحت تاثیر میعان قرار میگیرند. اگر در جایی که ریز موج ها ساطع می شوند سطحی از پوشش PTFE مایل قرارداده شود باعث کاهش احتمال ایجاد میعان ناشی از مواد می گردد. بااین کار قطرات ناشی از میعان از بخش فعال آنتن خواهند چکید. بنابراین کار سیگنال های رادار کمتر ضعیف می شوند و بنابراین دقت و قابلیت اطمینان بالایی حاصل می گردد.
محدوده اندازه گیری آنتن ها
محدوده اندازه گیری آنتن ها
محدوده اندازه گیری کاربردی آنتن ها، وابسته به سایز آنتن، بازتاب پذیری سیال، موقعیت نصب و تداخل احتمالی بازتابهاست.
در جدول گرو ه های مختلف سیال به عنوان تابعی از ثابت دی الکتریک Dielectric Constant DC بیان شده اند با استفاده از این جدول می توان محدوده اندازه گیری راغ تعیین کرد اگر ثابت دی الکتریک سیال مشخص نباشد. پیشنهاد می شود در گروه B قرار داده شود تا اندازه گیری در این حالت قابل اطمینان باشد .

لول ترانسمیتر التراسونیک چیست؟

در اندازه گیری سطح در مواردی که تماس با سطح سیال امکان پذیر نباشد، استفاده از ترانسمیترهای التراسونیک  میتواند گزینه مناسبی باشد.

اساس عملکرد:

سنسورهای التراسونیک براساس ارسال موج صوتی در مسیر سطح و اندازه گیری زمان سپری شده برای بازگشت ان کار میکنند. از انجا که سرعت صوت مشخص است بااندازه گیری زمان رفت و برگشت میتوان فاصله را محاسبه کرد.

در اندازه گیری نوع التراسونیک معمولا فاصله بین محتویات مخزن و بالای ان مورد اندازه گیری قرار میگیرد. ارتفاع از کف مخزن از اختلاف بین این اطلاعات و ارتفاع کل مخزن محاسبه می شود. درصورتیکه سیال مایع باشد سیستمهایی وجود دارند که توانایی اندازه گیری ارتفاع از کف مخزن را نیز دارند.

پالس موج صدای اولیه با فرکانسی بین 5 تا40 کیلو هرتز انتقال میبابد، که البته به نوع مبدل نیز بستگی دارد. سنسور مبدل شامل یک یا چند کریستال پیزوالکتریک برای فرستادن و دریافت سیگنال صدا است. هنگامی که انرژی الکتریکی به کریستال های پیزوالکتریک اعمال میشود، انها شروع به حرکت کرده و تولید سیگنال صوت میکنند. در هنگام بازگشت موج صوتی نیز جا به جایی موج صوتی بازگشتی یک سیگنال اشکار میشود. زمان رفت و بازگشت به عنوان زمان بین ارسال و بازگشت سیگنال اندازه گیری میشود.

سیلاتی که بااین روش سطح انها اندازه گیری میشود باید قابلیت بازتابش امواج را به خوبی داشته باشد. با فرض انیکه دو محیط متفاوت داشته باشیم هنگام عبور موج صوتی از یک محیط به محیط دیگر مقداری از ان بازتابش شده و برمیگردد و درصدی از ان نیز به ماده دوم نفوذ میکند و دیگر باز نمیگردد.

تطبیق فرکانس خودکار:

برای سنسور تایید کننده موج صوتی معمولا از یک پیزوالکتریک از جنس سرامیک یا پلیمر استفاده میشود. این پیزو با نوشان در فرکانس تشدید به تولید موج فرا صوتی میپردازد. بهینه ترین فرکانس موج صوتی ارسالی برابر با فرکانس تشدیدی است که وابسته به فرستنده و کاربرد ان است. این فرکانس تشدید وابسته به غبار تشکیل شده غلظت یا حتی تغییر در دما است.

مشخصه های دقیق طراحی این نوع سنسورها به سازنده دستگاه بستگی دارد. بعضی از سازندگان ممکن است در نرخ پالس و توان ارسالی سیگنال با دیگران متفاوت باشد.

به عنوان راهنمایی فرکانس مبدل باید طوری انتخاب شود که طول موج اکوستیک ان حداقل چهاربرابر میانگین قطر ذرات اندازه گیری باشد.

جلوگیری از اکوی جعلی:

اگر چه سنسورهای التراسونیک یسیگنال خوبی برای اندازه گیری سطح تولید میکند،بااین وجو ممکن استسطح های دیگری نیز در داخل مخزن اشکار شوند.موارد دیگری که میتوانند سیگنال بازگشتنی تولید کنند عبارتنداز:ورودی ها، پرتوهای تقویت شده، موانع و درزهای جوشکاری.

برای جلوگیری از خواندن این پرتوها توسط تجهیز و به اشتبا افتادن انها میتوان اطلاعات ناشی از سیگنالها را فیلتر کرد. اگرچه سیگنالها میتوانند از موارد اشاره شده فوق منعکس شده باشند ولی مشخصات این سیگنلها متفاوت است. مهار کردن این پالسهای اشتباه برپایه تقویت استانه اشکارسازی است.

اغلب تولید کنندگان مدلهایی دارند که نقشه مخزن را میکشند و اطلاعات دیجیتالی در حافظه ذخیره میشوند.اطلاعات خوانده شده در صورتی که پاسخ نادرست دریافت شود،تصحیح میشود.

اندازه گیری حجم:

اغلب تجهیزات اندازه گیری فراصوتی مدرن میتوانند حجم را محاسبه کنند.در مواردی که مخزن دارای سطح مقطع ثابت باشد، این کار بسیار ساده است. اگر سطح مقطع متفاوت باشد به دلیل نیاز به شکل هندسی مخزن برای محاسبه حجم اندازه گیری مشکل میشود.یکی از موارد و مشکلات هنگامیکه است که مخزن شکل مخروطی یا مکعبی با تیز شدن نزدیک کف دارد.

بررسی انتخاب:

*فاصله ای که اندازه گیری میشود:

تجهیز التراسونیک باید قادر باشد فاصله مدنظر را پوشش دهد. این موضوع در مشخصات فنی ان درج شده است. توجه شود که مشخصات عمومی مربوط به هوای تمیز و سطح صاف است. دلیل تفاوت در محدوده فاصله واضح است  زیرا سیستمی که برای فاصله های کوتاه طراحی شده است برای فاصله های طولانی تر مفید نیست.

به طور مشابه سیستم هایی با توان بالاتر برای فاصله های کوتاه مناسب نیستند زیرا باعث ایجاد سیگنالهای بازگشتنی خیلی بیشتری شده و نویز تولیدی باعث خطا در اندازه گیری میشود. باید توجه کرد که سیستم های جدید دارای گین متغیر خودکار هستند تا مقدار توان لازم را تخمین بزنند. تغیرات دمایی، غبار،کثیفی و میعان صورت گرفته روی سنسور مانع کارکردصحیح تجهیز می شوند.

*سطح مواد:

نیاز اساسی در این نوع سیستم اندازه گیری این است که قسمتی از سیگنال ارسالی از سطح مواد برگردد تا بتوان ان را اندازه گیری کرد.سطوحی با مجزایی بیشتر موجب دقت و اطمینان مقدار بیشتراندازه گیری شده میشوند.

عواملی که باعث از بین رفتن وضوح سطوح میشوند عبارتنداز:

*لایه ای از کف و پف در سطح مایع

*خردهای نرم و کوچک روی مواد اولیه حجیم

*ابر غباری تولید شده در اثر انتقال کانه و سنگ معدن.

درمورد مایعات انتخاب هایی وجود دارند که امکان اندازه گیری از کف مخزن را مهیا میسازند، البته در این حالت نیاز به نصب تجهیزی مکانیکی است تا کف و پف را از بین ببرد. در مواردی که جا به جایی مواد جامد وجود دارد و ممکن است ابرهای تولیدی انها ایجاد مشکل کند میتوان از روش استخراج گرد و غبار یا انتظار برای نشست استفاده کرد. وجود ناچیز وضعیت های فوق عموما تاثیری در اندازه گیری نمیگذارد.

*اوضاع محیطی:

از انجایی که سیگنال فراصوتی باید از هوا عبور کند، باید وضعیت و فاکتورهایی مثل غبار،بخار، فشار، دما و گاز بررسی شود.

*نویزهای صوتی:

شکل رایج نویز صوتی هنگام تخلیه سنگ معدن از کامین یا بارکش به مخازن و قیف ایجاد میشود. نویز تولید شده از انتخاب کانیها میتواند برسیگنال بزگشتنی تاثیرگذاشته و کیفیت ان را کاهش دهد.

*فشار:

عموما سیستم های اندازه گیری فراصئتی تحت تاثیر فشار قرار نمیگیرند. محدودیت های این حالت بخاطر محدودیت های مکانیکی تجهیزات در توانایی ارسال انرژی صوتی است. یک محدودیت در مخازن تحت فشار این است که به دلیل بسته بودن کامل انها امکان ایجاد مشکل در اثر انعکاس های چند دفعه ای موج وجود دارد.

*دما:

تغییرات دما برسرعت موج صوتی و درنتیجه در زمان رفت و برگشت ان موثر است. در این حالت استفاده از سنسور دما امکان تصحیح خطا را میسر میسازد. اشتبا درمواردی رخ میدهد که در فاصله اندازه گیری شده گرادیان دما متغیر باشد.

کاربرد تجهیزات فراصوتی با دمای 170 درجه با رفع محدودیت های اعمالی در ساخت بدنه مبدل امکان پذیر است.

توصیه اصلی در مورد اندازه گیری با تکنولوژی فراصوتی بررسی استفاده از سنسورهای مجزای دما است. به خصوص در مواردی که تغیرات زیاد دما باعث تغییر دمای مایعات از گرم به داغ میشود.

*گاز:

این نوع اندازه گیری به سرعت صوت وابسته است.سرعت صوت فقط با تغییر دما تغییر نمیکند بلکه با تغییر در محیط انتقال و واسطها نیز تغییر میکند.بنابراین سرعت صوت در گازها و بخارهای مختلف متفاوت است.

*نصب:

از انجایی تجهیز فراصوتی برای اندازه گیری سطح استفاده میشود باید مسیر اندازه گیری مسدود نباشد تا اطمینان حاصل شود که سیگنال بازگشتی  نشان دهنده سطح واقعی است. باید سطح کف مخزن دارای زاویه ای باشد که سیگنال بازگشتی از ان مستقیما به فرستنده برگردد، در این صورت اندازه گیری صحیح است. اگر زاویه کف مخزن به صورتی باشد که سیگنال بازگشتی پس از چندین برخورد با دیواره به سمت تجهیز اندازه گیری شده اشتباه است.

پرتوی فراصوتی نمیتواند باریک باشد اما میتوان از مخروطی های کانونی کننده استفاده شود.

تمام سنسورها دارای ناحیه مرده یا فاصله خالی هستند که در این ناحیه نمیتوانند هیچ موج صوتی را حس کنند. این فاصله مطابق با طول موج سیگنال فرستاده شده است و این کار مانع از اشکار شدن سیگنال ارسالی به عنوان سیگنال بازگشتی میشود.

*خود تمیز کننده:

در مواردی که امکان ترشح و لکه دارشدن وجود دارد پروبهای خود تمیزکننده لازم است. در این حالت مایع یا غبار در تماس با سطح فعال مبدل اصطلاحا اتمیزه میشود و به ذرات بسیار ریزی تبدیل میشود.

این ویژگی، پروبهای خود تمیز کننده را نسبت به جمع شدن مواد مقاوم کرده و باعث کاهش نیاز به فعالیت های تعمیر و نگه داری میشود.

تکنیک های نصب:

اگر در هنگام اندازه گیری در هوا غبار وجود داشته باشد سیگنال ارسالی تغصیف زیادی داشته و بخش اشکار کننده در مشخص کردن ارتفاع و سطح دچار مشکل میشود. توان سیگنال و فرکانس ان دو عنصر اصلی سیگنال فراصوتی میباشد اگرچه فرکانس های پایین تر صوتی کمتر به وسیله غبار تضعیف میشوند. ولی باعث ایجاد طنین و پیچیدن داخل مخزن شده و اکوی تولیدی انها کوچک میشود.

یک راه حل در اندازه گیری سطح در این نوع فرایند استفاده از سیگنال فرکانس بالا با قدرت اکوستیک بالا است.

یک راه حل رایج برای رفع مشکلات سنسور فراصوتی جابه جایی موقعیت ان میباشد.

مزایا

*نداشتن تماس با مواد

*مناسب برای طیف وسیعی از مایعات و مواد توده ای

*کارایی قابل اطمینان در سرویس های سخت

*نداشتن قسمت متحرک

*اندازه گیری بدون تماس فیزیکی

*قرار نگرفتن تحت تاثیر چگالی، رطوبت و رسانایی

*دقت 0.25 درصد با تخمین دما و خوده کالیبره کردن.

معایب

*مواد باید به خوبی موج صوتی را بازگرداند و جاذب ان نباشد

*مواد باید لایه ای کاملا مجزا برای اندازه گیری داشته باشد و این لایه نباید شامل کف، پف یا قلق کردن سیال باشد.

*برای فشارهای بالا و خلا مناسب نیستند

*به کابلهای مخصوص بین مبدل و تجهیزات الکترونیکی نیاز است.

*دما به 170 درجه محدود است.

لول سوئیچ نوری

لول سوئیچ نوری (سوئیچ های سطح نوری)

از این تجهیزات برای اشکار سازی نقطه ای سطح استفاده میشود. نوک مخروطی سنسور باعث افزایش دقت اشکار سازی میشود. پاسخ سوییچ های نوری از پارامترهای گوناگون فیزیکی مایع مانند چگالی ثابت دی الکتریک رسانایی رنگ و شاخص انکساری مستقل است. این مسخصه امکان استفاده از تجهیز رادر سوییچینگ مطمئن سطح ایجاد میکند. و میتوان از ان درکنترل دقیق سطح استفاده کرد. در صورت وجود کف  ایجاد شده روی ان حتی میتوان تصمیم گیری کرد که از سنسور برای سطح کف یا کنترل سطح مایع فارغ از کف ایجاد شده روی ان استفاده کرد اگر سنسور دارای نوک U شکل باشد قادر خواهد بود تغییرات در شاخص انکساری را تشخیص دهد. بنابراین میتوان از ان به عنوان سوییچ سطح واسط در مایعات استفاده کرد.

اساس عملکرد:

نورهای مادون قرمز یا مرئی هنگام ورود به مایعات از طریق منشور غوطه ور شکسته میشود. در این طراحی پرتوی نوری در طول مجرای مات و سیلندری که در انتهای خود شیب 45 درجه دارد هدایت میشود. اگر مایعی در نوک ابزار دقیق وجود نداشته باشد پرتو به سمت ترانزیستور حساس به نور بازتابش میشود. به محض اینکه سطح مایع بالا امده و پروب را میپوشاند شاخص انکساری افزایش یافته و پرتو به سمت مایع فرار میکند بااین کار مقدار نور رسیده به سوییچ کاهش یافته و عمل سوییچینگ انجام میشود. این تجهیز برای اشکار کردن تغییرات اندک سطح تا 1.6mm مناسب است.

مدلهایی از این تجهیز موجود است که تا دمای 400 درجه و فشار 250 بار امکان کارکرد دارد.

مواد سازنده این سنسور عموما از پلاستیک برنج الامینیویم یا استیل ضدزنگ است.

نصب:

سنسورها میتواند در هر جهتی نصب گردند ینی ازبالا پایین و کنار. در بعضی از کاربردها پیشنهاد میشود نکات زیر در نظر گرفته شود:

• سیال با گران روی بالا
• حفاظت از خشک کار کردن پمپ: اگر در مسیر لوله ورودی یا خروجی پمپ نصب شود بهتر است در بالای لوله افقی نصب شود تا سریعتر تشخیص دهد.
• ممانعت از پر شدن بیش از حده مخزن: عموما به صورت عمودی و از بالا نصب میشود.

مزایا

• دقت بالا
• سایر و وزن بسیار کم

معایب

• فقط مورد استفاده برای مایعات تمیز
• کاربرد در مایعات غیر خورنده

 

سطح سنج هیدرواستاتیک

 

اساس اندازه گیری فشار هیدرواستاتیک برای اندازه گیری سطح براین اصل استوار است که فشار اندازه گیری شده متناسب باارتفاع مایع داخل مخزن، صرفنظر از حجم ان است.

فشار محاسبه شده براساس رابطه زیر باارتفاع مرتبط است:

P=h*p*g

که در ان:

P: فشار

H:ارتفاع

P: چگالی نسبی سیال

G: شتاب گرانشی

لول ترانسمیتر

با چگالی ثابت، تنها متغیری که وجود دارد، ارتفاع است. در حقیقت، هر ابزار دقیقی که بتواند فشار را اندازه گیری کند میتواند برای خواندن ارتفاع مایع کالیبره شده، و برای اندازه گیری سطح مایعات در تانکهای تحت شرایط اتمسفری نیز استفاده شود.

 

اغلب سنسور های فشار برای شرایط اتمسفری تنظیم میشوند بنابراین فشار در سطح مایعات بدون سرپوش صفر خواهد بود.واحد اندازه گیری فشار عموما پاسکال است، 1 پاسکال برابر با فشار 1 متر ارتفاع اب است.

مبدلهای فشار هیدرواستاتیک همیشه شامل غشایی است که به صورت مکانیکی یا هیدرولیکی به المان مبدل متصل میشود.المام مبدل میتواند براساس تکنولوژی هایی شامل: القایی، خازنی، کشش سنج یا نیمه هادی باشد.

مبدل فشار میتواند به صورتهای مختلف نصب شود و کاربرد ان با توجه به احتیاط ها و اوضاع فرایندی مشخص گردد. از انجا که فشار ناشی از سیال باعث حرکت غشا فقط به میزان چند میکرون میشود

لذا مبدل نیمه هادی نسبت به کثیفی یا رسوب ناشی از مواد غیر حساس است. ویژگی این نوع مبدل برای کاربری های فاضلاب، گل و لای، رنگ و روغن مفید است.

برای مایعات خورنده و چسبنده یا در جاهای که از لوله برای انتقال هیدولیکی فشار به گیج استفاده شده است، نیاز به اب بندی مناسب است. سنسور فشار برای در معرض فشار سیستم قرار گیرد باید در پایین تانک نصب شود.

در مواردی که نصب سنسور مستقیما در نزدیکی تانک و در عمق مناسب نیست، باید ان را در بالای تانک نصب کرد و توسط یک میله یا کابل به درون مایع انتقال داد.

این روش معمولا در کاربردهای انبار و تانکهای خزانه استفاده میشود.اگر استفاده از نازل و لوله بلند اجتناب پذیر باشد، باید احتیاط لازم برای جلوگیری از سفت شدن مایع و گرفتگی لوله انجام میشود.

در صورت بروز چنین اتفاقی فشار اشکار شده صحیح نخواهد بود. برای جلوگیری از این موضوع میتوان از روش نصب متفاوت یا هیترهای لوله ای استفاده کرد.

در این روش،  نیاز است فشار استاتیکی محاسبه شود. بنابراین سنسور نباید مستقیما در مسیر جریان سیال قرار گیرد زیرا در این صورتفشار اندازه گیری شده  بسیار بالا خواهد بود.

به خاطر دلایل مشابه، سنسور فشار نباید در خروجی تخلیه تانک قرار گیرد زیرا فشار اندازه گیری شده در هنگام تخلیه پایین تر از مقدار واقعی خواهد بود.

مزایا

• اندازه گیری سطح یا حجم
• نصب و سرهم کردن ساده
• تنظیم ساده
• دقت نسبتا معقولانه

معایب

• وابستگی به چگالی دقیق
• نسبتا گرانتر از انواع ساده تر
• گران قیمت برای کاربردهای دقیق

محدودیت های کاربردی:

بااستفاده از روش های هیدرواستاتیک، اندازه گیری سطح در تانکهای اتمسفری و سیالاتی با چگالی ثابت امکان پذیر است. سنسور باید در تانک اتمسفری طوری نصب شود که زیر پایین ترین سطح مورد انتظار سیال برای اندازه گیری باشد.

از انجا که این سنسور اندازه گیری فشار است، نسبت به جمع شدن کثیفی، ریوب و لجن در کف تانک حساس است. گرفتگی غالبا در اطراف یا داخل فلنجی که سنسور نصب شده است ایجاد میشود.

این نکته که مرجع اندازه گیری فشار وضعیت تمسفر است خیلی مهم و حیاتی است.

(خرید لول ترانسمیتر )

لول سوئیچ شناور

استفاده از شناورهای ساده ترین روش سوییچ کردن سطح در مایعات است. اکثرا از این روش برای حفاظت پمپ ها استفاده میشود که کارایی مناسبی از خود نشان میدهد.

سوییچ های شناور کابلی:

این شناورها معمولا از جنس پلی پروپلین استیل monel وhastelloy هستند. قیمت انها پایین بوده و برای فاصله های طولانی اشکارسازی چند نقطه ای سطح و حفاظت از پمپ ها استفاده میشود. این نوع تجهیزات بیشتر برای مایعات عمومی کاربرد دارند.

اساس کارکرد:

این شناورها از میکرو سوییچ استفاده میکنند یک گوی داخل شناور تعبیه شده است و زمانیکه زاویه شناور از حدی بیشتر شود باعث اعمال فشار و تحریک سوییچ میشود.

طراحی براساس reed Switch

بعضی از سوییچ های سطح که برپایه Reed Switch عمل میکند از چندین بخش متحرک تشکیل

تمام سوییچ های سطح با فرض اینکه وزن مخصوص اب 1 است طراحی شده . اگر مایع مورد بررسی  وزن مخصوص دیگری دارد نباید شناور انتخاب شده دارای وزن مخصوص بیشتری نسبت به مایع باشد زیرا مانع از روی سطح ماندن شناور میشود. در این حالت Reed Switch داخل میله ثابت توسط اهن ربای داخل شناور فعال نمیشود.

اگر مایع گران روی بالایی دارد باید شناوری با بزرگترین سایز ممکن سفارش داده شود تا نیروی شناور سازی بیشتری ایجاد شده و از عملکرد صحیح دستگاه اطمینان حاصل شود.

از انجا که سوییچ های شناور براساس میدان مغناطیسی اهن ربای داخل فعال میشوند باید اطمینان حاصل شود که مایع از پودر اهن یا مواد مغناطیسی نباشد زیرا در این حالت تداخل مغناطیسی ایجاد میشود.

اساس عملکرد:

هنگامیکه میدان مغناطیسی اهن ربای داخل شناور به نزدیکی Seed switch موجود در میله ثابت میرسد، وضعیت کنتاکتهای سوییچ تغییر میکند و مدار الکتریکی بسته میشود. بادور شدن میدان مغناطیسی از Reed switch کنتاکتها از یک دیگر جدا شده و مدار الکتریکی باز میشود.

قیمت

معمولا قیمت سوییچ های شناور حدود 50تا70 دلار است. معیار تعیین کننده در این ابزار دقیق طول کابل استفاده شده و جنس مربوطه به ان است. جنس رایج برای این ابزار دقیق pvc است. بااضافه شدن هرمتر تقریبا 5 تا7 دلار به قیمت ان افزوده میشود.

لول سوئیچ تشعشعی

 

در این روش اشکار ساز در کنار منبع قرار گرفته و تجهیز اندازه گیری را تشکیل میدهد برای سوییچینگ سطح دو نوع اشکار ساز رایج وجود دارد که عبارتنداز:

• مجرای Geiger-mueller
• محفظه یونیزاسیون گاز

مجرای G-M دارای یک سیم المنت اند در مرکز کاتد سیلندری است. فضای بین اند و کاتد با گاز داخلی پرشده و اب بندی میشود. یک ولتاژ بین ترمینالها اعمال میشود هنگامیکه پرتوهای گاما گاز داخلی را یونیزه میکند شکست الکتریکی بین اند و کاتد رخ میدهد.

فرکانس شکست مرتبط باشدت پرتوهای گاما است. قدرت میدان باشمارش پالسهای تولیدی در زمان مشخص محاسبه میشود. برای سوییچ کردن ابزار دقیق باید مقدار پالسهای شمارش شده با مقدار پالسهای کالیبره شده برابر باشد.

اشکار سازی دیگر محفظه یونیزاسیون گاز است. محفظه یونیزاسیون مشابه با مجرایG-M است و با گاز داخلی پرشده و اب بندی میشود.

اختلاف اصلی در این است که به جای اعمال ولتاژ شکست ولتاژ پایین تری به ترمینالها اعمال میشود.

هنگامیکه محفظه در معرض پرتو افکنی گاما قرار میگرد یونیزاسیون اتفاق می افتد و جریان پیوسته از طریق اشکار ساز تولید میشود. هنگامیکه مخزن پراست از رسیدن انرژِی گاما به اشکار ساز جلوگیری شده و موجب کاهش عمل یونیزاسیون میشود و به تبع ان تغییرات نسبی در سیگنال ایجاد میشود. سطح بالا منجر به جریان پایین و سطح پایین منجر به تولید جریان بالا خروجی است.

خلاصه

مزیت این نوع اندازه گیری این است که میتوان تجهیزات اندازه گیری را خارج از مخزن نصب کرد. به همین دلیل در مواردی که مواد خیلی درشت ساینده خورنده یا کاملا چسبنده هستند میتوان از این روش استفاده کرد علاوه براین در کاربردهایی که فشار و دما خیلی بالاست ممکن است نیاز به تکنیک های اندازه گیری خارجی باشد. از این روش اندازه گیری به ندرت استفاده میشود زیرا علاوه براینکه گران قیمت است برای کار با تجهیزات رادیو اکتیو به تمهیدات ایمنی نیاز است.

لول سوئیچ پاروی

از لول سوئیچ  پاروی چرخان برای اشکار کردن حضور یا عدم حضور مواد جامد در سیلوها استفاده میشود.موتوری دنده ای سنکرون و کوچک پارو را با سرعت خیلی کم میچرخاند. هنگامیکه مواد جامد وجود ندارد نیرویی به مجموعه گیربکس پارو وارد نمیشود وقتی سطح مواد به پاور میرسد پارو می ایستد و به مجموعه گیربکس نیرو وارد میشود. اشکار کردن این نیرو برای راه اندازی و عملکرد سوییچ استفاده میشود.

در این حالت نیروی بازگرداننده موتور را از موقعیت انتهایی باز میگرداند و بازوی سوییچینگ سوییچ را تحریک میکند. سوییچ دوم موتر را خاموش میکند.باید سطح مواد جامد به اندازه کافی کاهش پیدا کند تا پرهای اندازه گیری بتوانند به راحتی حرکت کنند در این حالت فنر موتور را به انتهای اولیه برمیگرداند. در همین زمان است که موتور روشن شده و سوییچ مربوط به سیگنال خاموش میشود.

نصب

اشکار ساز سطح نباید در محلی نصب شود که بازوی متحرک ان با مواد ورودی برخورد کند. در مواردی که اتصال تجهیز از کنار است باید نصب به گونه ای انجام شود که از ته نشینی یا رسوب مواد جامد در پایه و کنار بازو جلوگیری شود. در مواردی که پره در معرض نیرو بار و فشار سنگین است پیشنهاد میشود برای ان از بام یا سایه بان حفاظتی برای جلوگیری از ریزش مستقیم مواد بر روی پره استفاده میشود.

برای بخشهایی که با مواد در ارتباط هستند معمولا از الامینیوم استیل و استیل ضدزنگ استفاده میشود. ممکن است از پوشش pvc و تفلون استفاده شود.

مزایا

• کاربردهایی با رنج گسترده
• غیرگران

معایب

• امکان کثیف شدن پره و عدم چرخش ان
• کار در فشار پایین
• محدودیت داشتن برای سرویس های خورنده

قیمت

هزینه خرید سوییچ های پارویی معمولا بین 200 تا400 دلار است. در این نوع از سنسورها برخلاف نوع ارتعاشی افزایش طول سنسور باعث افزایش شدید قیمت نمیشود. زیرا میتوان از کابل برای افزایش طول استفاده کرد. معمولا در این حالت به ازای افزایش یک متر به طول سنسور 20تا40 دلار به قیمت ان افزوده میشود.