يُعد قياس المستوى بدون تلامس من التقنيات الأساسية في الأتمتة الصناعية. يتيح هذا النهج مراقبة مستويات السوائل أو المواد الصلبة في الخزانات أو الحاويات أو القنوات المفتوحة دون أي تفاعل مادي مع الوسط. ومن بين أكثر الطرق غير التلامسية شيوعًا أجهزة قياس المستوى بالموجات فوق الصوتية والرادار. إذا رغب المستخدم في استخدام أجهزة قياس المستوى بدون تلامس للتحكم في المستوى، فإن فهم آلية عمل أجهزة قياس المستوى بالموجات فوق الصوتية والرادار يُساعد في اختيار الجهاز المناسب لكل حالة.
مبدأ التشغيل
أجهزة قياس مستوى الموجات فوق الصوتيةيعمل الجهاز بإصدار دفعات عالية التردد من الموجات الصوتية لتحديد مدى وصوله من المستشعر إلى سطح الوسط السائل/الصلب. تنتقل هذه الموجات عبر الهواء، وتنعكس عن سطح المادة، ثم تعود إلى المستشعر. يمكن تحديد المسافة من خلال الوقت المستغرق في رحلة الموجة. لذلك، يُنشر الجهاز على مسافة فوق سطح الوسط مباشرةً، دون الحاجة إلى لمس أي جزء منه أو غمره فيه مباشرةً.
مقاييس مستوى الراداريستخدم هذا الجهاز الموجات الكهرومغناطيسية (الميكروويف) بدلاً من الصوت لتحديد مستوى الوسط السائل أو الصلب. وبالمثل، تُصدر إشارات الميكروويف نحو سطح الوسط، ثم تنعكس وتستقبلها الأداة. خلال هذه العملية، لا يوجد أي تلامس مادي بين جسم الجهاز والوسط. من خلال تسجيل زمن انتقال إشارات الموجات، يمكن حساب المسافة بين الجهاز وسطح المادة.
تتشارك قياسات المستوى للنوعين نفس الصيغ:
د = (ج*ت)/2
ل = ح - د
أين،
D:المسافة من سطح الوسط إلى الجهاز
C:سرعة الصوت (للموجات فوق الصوتية)سرعة الضوء (للرادار)
T:الفاصل الزمني من الإرسال إلى الاستقبال
L: المستوى المتوسط المطلوب قياسه
H:الارتفاع من قاع السفينة إلى الجهاز
تختلف تقنيات الموجات فوق الصوتية والرادار عن الأجهزة التقليدية القائمة على التلامس، إذ تُغني عن التلامس المادي مع المادة، وتتفوق في ضبط مستوى المواد المسببة للتآكل أو اللزوجة أو الخطرة التي قد تُتلف أو تُسد المكونات المبللة، مثل العوامات والمجسات وخطوط النبضات. يُبسط تركيب هذه الأجهزة نظرًا لتركيبها خارجيًا، وغالبًا ما تُقلل متطلبات الصيانة ووقت التوقف عن العمل إلى أدنى حد بفضل تصميمها غير الجراحي. يمكن لصناعات مثل المعالجة الكيميائية، ومعالجة المياه، وإنتاج الأغذية الاستفادة بشكل كبير من مستشعرات المستوى غير التلامسية بالموجات فوق الصوتية والرادار، نظرًا لتعدد استخداماتها وموثوقيتها في عمليات التحكم في السوائل، والمائع، والطين، والمواد الصلبة عبر مختلف أشكال الخزانات.
مقارنة بين الموجات فوق الصوتية والرادار
جهاز قياس مستوى الموجات فوق الصوتية سهل التركيب ولا يتطلب سوى القليل من الإعداد. مقارنةً بجهاز قياس مستوى الرادار، عادةً ما يكون جهاز الموجات فوق الصوتية أقل تكلفة، ولذلك يُفضّل في التطبيقات ذات الميزانية المحدودة. مع ذلك، فإن أداء أجهزة الموجات فوق الصوتية أكثر عرضة للتأثيرات البيئية للغبار والرغوة واضطرابات الهواء ودرجات الحرارة والرطوبة العالية، مما قد يمتص الموجات الصوتية أو يحرفها، مما يُسبب مشكلة فقدان الموجات.
من ناحية أخرى، يتميز مقياس مستوى الرادار بدقته العالية ومداه الطويل وموثوقيته المثبتة في بيئات التشغيل القاسية. وهو أقل تأثرًا بالعوامل التي تؤثر سلبًا على تقنية الموجات فوق الصوتية. ومع ذلك، فإن ذلك يعني أن منتجات الرادار تكون أكثر تكلفةً بشكل عام. يُعدّ ثابت العزل الكهربائي عاملًا مهمًا آخر في قياس الرادار. قد تُضعف المواد العازلة المنخفضة انعكاس إشارة الصدى، مما يؤدي إلى عدم استقرار القياس أو فقدانه.
باختصار، عندما يقرر المستخدم استخدام قياس مستوى بدون تلامس، يُعدّ مستشعر الموجات فوق الصوتية مثاليًا لظروف العمل المتوسطة والمشاريع الاقتصادية، بينما يُعدّ الرادار مناسبًا للبيئات الأكثر صعوبة والسعي إلى قياسات عالية الجودة. على أي حال، من الضروري التأكد من أن خصائص الوسيط والبيئة، بالإضافة إلى بنية نظام العملية، تُمكّن من تطبيق طريقة القياس بدون تلامس المطلوبة.
ملاحظات التثبيت للأجهزة التي لا تلامس
- ✦ يجب أن يكون موقع التثبيت بعيدًا قدر الإمكان عن مصدر الضوضاء
- ✦ يمكن استخدام الحشية المطاطية للتركيب في بيئة الاهتزاز
- ✦ يجب أن تكون المسافة من المستشعر إلى أعلى مستوى تقديري أكبر من منطقة القياس العمياء
- ✦ يجب أن يحافظ موضع المستشعر على مسافة معينة مع جدار الحاوية وفقًا لزاوية الانبعاث
- ✦ يجب أن تكون منطقة القياس خالية من العوائق التي من المحتمل أن تسبب تداخلًا في الإشارة مثل سلم الدرج أو العارضة المتقاطعة
- ✦ بالنسبة لقياس الوسائط الصلبة، يجب أن يتجنب موضع التركيب منطقة فتحة تغذية المواد
- ✦ من الأفضل تجنب التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة في مكان تركيب الجهاز
- ✦ يجب أن يكون مسبار الاستشعار عموديًا على السطح المتوسط لضمان أفضل أداء
شنغهاي وانغيوانشركة متخصصة في تصنيع الأجهزة بخبرة تزيد عن 20 عامًا، تُورّد أجهزة استشعار مستوى بالموجات فوق الصوتية والرادار، بالإضافة إلى أنواع أخرى من أجهزة قياس المستوى. لا تترددوا في التواصل معنا للاستفسار عن منتجات قياس المستوى بدون تلامس.
وقت النشر: ١١ مارس ٢٠٢٥