מדידת מפלס ללא מגע היא אחת הטכנולוגיות החיוניות באוטומציה תעשייתית. הגישה מאפשרת ניטור של מפלסי נוזלים או מוצקים במיכל, מכל או תעלה פתוחה ללא אינטראקציה פיזית עם המדיום. בין השיטות הנפוצות ביותר ללא מגע הן מדי מפלס אולטרסאונד ומדי רדאר. אם המשתמש מעוניין להשתמש במדידה ללא מגע לבקרת מפלס, הבנת פעולתם של מדי מפלס אולטרסאונד ומדי רדאר מסייעת בבחירה מתאימה לתרחיש מסוים.
עקרון הפעולה
מדי מפלס אולטרסאונדפועלים על ידי פליטת פרצי גלי קול בתדר גבוה כדי למצוא את הטווח מהחיישן לפני השטח של התווך הנוזלי/מוצק. גלים אלה נעים דרך האוויר, משתקפים מפני השטח של החומר וחוזרים לחיישן. ניתן לקבוע את המרחק לפי הזמן המושקע במסע הגל. לכן, המכשיר נפרס במרחק ממש מעל פני התווך, מבלי שיהיה צורך לגעת ישירות באף חלק או לטבול אותו בתווך.
מדי מפלס מכ"םמשתמש בגלים אלקטרומגנטיים (גלי מיקרו) במקום בקול כדי לקבוע את רמת הנוזל או המוצק של החומר. באופן דומה, אותות מיקרוגל נפלטים לעבר פני השטח של החומר, ואז מוחזרים ומתקבלים בחזרה למכשיר. במהלך התהליך אין גם מגע פיזי בין גוף המכשיר למדיום. באמצעות רישום זמן הטיסה של אותות הגל, ניתן לחשב את המרחק מהמכשיר למשטח החומר.
מדידות מפלס משני הסוגים חולקות את אותן נוסחאות:
D = (C*T)/2
L = H - D
אֵיפֹה,
Dמרחק ממשטח המדיום למכשיר
Cמהירות הקול (לאולטרסאונד) מהירות האור (לרדאר)
Tמרווח זמן בין פליטה לקליטה
Lרמה בינונית שיש למדוד
Hגובה מתחתית הכלי למכשיר
בשונה ממכשירים נפוצים מבוססי מגע, טכנולוגיות אולטרסאונד ורדאר מצטיינות בבקרת מפלס של חומרים קורוזיביים, צמיגיים או מסוכנים שעלולים לפגוע או לסתום את הרכיבים הרטובים כמו מצופים, גלאים או קווי אימפולס. ההתקנה פשוטה יותר מכיוון שהמכשירים מורכבים חיצונית ודרישות התחזוקה והשבתה לרוב מינימליות הודות לתכנון הלא פולשני. תעשיות כמו עיבוד כימי, טיפול במים וייצור מזון יכולות להפיק תועלת רבה מחיישני מפלס ללא מגע אולטרסאונד ורדאר בזכות הרבגוניות והאמינות שלהם בין בקרות תהליכים של נוזלים, תרחיפים ומוצקים בגיאומטריות מגוונות של מיכלים.
השוואה בין אולטרסאונד לרדאר
מד מפלס קולי קל להתקנה ודורש התקנה מינימלית. בהשוואה למד מפלס מכ"ם, מד הפלס הקולי בדרך כלל זול יותר ולכן עדיף ביישומים עם מגבלות תקציב. עם זאת, ביצועי מכשירי קולי כפופים יותר להשפעות סביבתיות של אבק, קצף, מערבולת אוויר וטמפרטורה ולחות קיצוניים שעלולים לספוג או להסיט גלי קול ולגרום לבעיית אובדן גלים.
מד מפלס מכ"ם, לעומת זאת, ידוע בדיוק גבוה, טווח ארוך ואמינות מוכחת בסביבות הפעלה קשות. הוא פחות רגיש לגורמים מעל אלה שגורמים לטכנולוגיית אולטרסאונד. אף על פי כן, משמעות הדבר היא שמוצרי מכ"ם בדרך כלל יקרים יותר. קבוע דיאלקטרי הוא גורם חשוב נוסף למדידת מכ"ם. חומרים בעלי דיאלקטרי נמוך עלולים להחליש את החזרת אות ההד, מה שיוביל למדידה לא יציבה או אובדן.
לסיכום, כאשר המשתמש מחליט להשתמש במדידת מפלס ללא מגע, חיישן אולטרסאונד יהיה אידיאלי לתנאי עבודה מתונים ולפרויקטים בעלי תקציב מוגבל, בעוד שמכ"ם מתאים לסביבות מאתגרות יותר ולחתירה למדידות בסטנדרטים גבוהים. בכל מקרה, חשוב ביותר לוודא שמאפייני המדידה והסביבה, כמו גם מבנה מערכת התהליך, תורמים ליישום שיטת המדידה ללא מגע הרצויה.
הערות התקנה עבור מכשירים ללא מגע
- ✦ מיקום ההתקנה צריך להיות רחוק ככל האפשר ממקור הרעש
- ✦ ניתן להשתמש באטם גומי להרכבה בסביבת רטט
- ✦ המרחק מהחיישן לרמה הגבוהה ביותר המוערכת צריך להיות גדול מאזור העיוור של המדידה
- ✦ מיקום החיישן צריך לשמור על מרחק מסוים מדופן המיכל בהתאם לזווית הפליטה
- ✦ אזור המדידה צריך להיות נקי ממכשולים העלולים לגרום להפרעות לאות כגון סולם מדרגות או קורת רוחב
- ✦ למדידת חומר מוצק, מיקום ההרכבה צריך להימנע מאזור פתח הזנת החומר
- ✦ עדיף להימנע מתנודות טמפרטורה גדולות במקום התקנת המכשיר
- ✦ חיישן הגשש צריך להיות ניצב למשטח המדיום כדי להבטיח ביצועים מיטביים.
שנחאי וואנגיואןהיא יצרנית מכשור מנוסה עם למעלה מ-20 שנות אספקת חיישני מפלס ללא מגע אולטרסאונד ורדאר, כמו גם סוגים אחרים של מכשירי מדידת מפלס. אל תהססו לפנות אלינו עם שאלותיכם בנוגע למוצרי מדידת מפלס ללא מגע.
זמן פרסום: 11 במרץ 2025