Technologia pomiaru poziomu. Jak wybrać najlepszą?

Optyczny pomiar do wykrywania poziomu cieczy wykorzystuje załamanie światła na medium. Refrakcja to zjawisko, w którym promienie świetlne zmieniają kierunek przechodząc z jednego materiału do drugiego. Dzieje się tak, ponieważ prędkość światła jest różna w różnych materiałach. Optyczne czujniki odbicia składają się z emitera światła i fotodetektora, który mierzy odbite światło. W przypadku obecności cieczy, światło ulega załamaniu, a zatem tylko część światła jest odbijana, co powoduje odpowiednią zmianę sygnału elektrycznego.

Jest to metoda inwazyjna, wymagająca kontaktu z cieczą, ale stanowi niedrogie i praktyczne rozwiązanie do pomiaru poziomu i wykrywania wycieków w wysokich temperaturach i ciśnieniach. Takie czujniki mogą wykryć tylko pewien poziom i są podatne na zanieczyszczenia.

Te czujniki poziomu emitują ultradźwięki, dzięki czemu odległość między czujnikiem a cieczą może być określona na podstawie czasu podróży odbitej fali dźwiękowej. Jest to dokładna, bezkontaktowa metoda, na którą nie ma wpływu rodzaj mierzonego materiału. Jednak pomiar poziomu za pomocą ultradźwięków jest skomplikowany i kosztowny. Szczególne problemy pojawiają się w przypadku pieniących się cieczy i skomplikowanych kształtów zbiorników.

Ponadto metoda ta nie sprawdza się w przypadku pojemników próżniowych, ponieważ dźwięk nie może rozchodzić się w przestrzeni bez powietrza. Podobnie jak w przypadku wszystkich metod pomiarowych opartych na metodzie ToF, w górnym obszarze zbiornika występuje martwa strefa, przez co nie można całkowicie napełnić zbiornika.

Metoda ta jest szczególnie odpowiednia dla cieczy, jak również dla proszkowych i drobnoziarnistych ciał stałych w przemyśle górniczym, chemicznym i spożywczym. Czujniki wibracyjne posiadają sondę w kształcie widelca, która drga z częstotliwością naturalną. Zmiana częstotliwości wskazuje na zmianę poziomu. Metoda ta jest niedroga i kompaktowa, ale wymaga kontaktu z materiałem.

Ponieważ można zmierzyć tylko konkretny poziom, pomiar za pomocą wibracji zwykle mierzy tylko dyskretne poziomy, takie jak pewien poziom graniczny lub 40%, 60% i 80%. Czujniki wibracyjne nie są również zbyt powtarzalne.

Innym czujnikiem ułatwiającym wykrycie wysokiego lub niskiego poziomu jest wyłącznik pływakowy. Podnosi się on lub opada w miarę wzrostu lub spadku poziomu w naczyniu lub zbiorniku. Ta mechaniczna zasada wykrywania nie wymaga zasilania i jest niedroga.

Jednak w porównaniu z innymi czujnikami, wyłączniki pływakowe są stosunkowo duże i mniej niezawodne, ponieważ mogą się zabrudzić i utknąć w zbiorniku.

Jako specjalista w dziedzinie pomiaru poziomu, CAPTRON wykorzystuje do pomiaru poziomu zarówno technologię pojemnościową jak i laserową ToF.

Jak pokazuje rysunek po prawej stronie, zasada działania pojemnościowego pomiaru poziomu oparta jest na zmianie pojemności kondensatora. W tym przykładzie pręt sondy i ściana zbiornika tworzą dwie elektrody, podczas gdy medium działa jako dielektryk. Zmiana poziomu powoduje zmianę pojemności. Pusty zbiornik ma niską pojemność, podczas gdy wypełniony zbiornik ma wysoką pojemność.

Kryteria wyboru sond pojemnościowych

Kryteria wyboru zależą od wielu czynników - sondy jednoprętowe są stosowane w przypadku zbiorników metalowych, natomiast sondy dwuprętowe lub sondy jednoprętowe z rurką okładzinową są używane w przypadku zbiorników plastikowych. Warunki środowiskowe, takie jak temperatury powyżej 100 °C, oraz wymagany stopień ochrony, np. IP67, decydują o tym, czy wymagany jest wzmacniacz zewnętrzny lub jaki rodzaj połączenia z przyrządem.

Konstrukcje specjalne według specyfikacji klienta

W każdej branży, bardzo różne wymagania stawiane są produktom i materiałom. Dlatego CAPTRON oferuje szereg systemów sond, które mogą być łączone i dostosowywane do potrzeb klienta. W zależności od zastosowania i typu zbiornika, systemy firmy mogą być użyte do skonfigurowania sond spełniających bardzo specyficzne wymagania klienta - aż do długości sond, które są dokładne co do milimetra. Niestandardowe konstrukcje są ważnym czynnikiem, szczególnie w przypadku różnych rozmiarów zbiorników. CAPTRON spełnia te wymagania i oferuje sondy lub nawet podwójne sondy o żądanej długości i z czujnikami mierzącymi wiele różnych cieczy i proszków. Ze względu na opcje materiałowe, korozja nie występuje. Specjalne projekty są opracowywane zgodnie ze specyfikacją klienta, zwłaszcza długość pręta może być określona z dokładnością do centymetra i dostarczona w ciągu dwóch tygodni. Czujniki poziomu firmy CAPTRON są niezwykle niezawodne i bardzo dokładne. Istnieją systemy, które działają od ponad 20 lat. CAPTRON dba również o precyzyjną kalibrację sond z uwzględnieniem geometrii zbiornika, mierzonego materiału (wartość DK) oraz innych czynników wpływających, takich jak m.in. temperatura czy ruch mieszadła. Dostępne są kompaktowe sondy z elektroniką zintegrowaną w obudowie lub sondy z zewnętrznym wzmacniaczem. Zewnętrzny wzmacniacz jest połączony ekranowanym, odpornym na temperaturę przewodem teflonowym z sondą prętową. Ze względu na oddzielenie sondy prętowej od wzmacniacza, sondy te nadają się do pracy w temperaturach do 230 °C.