非接触式レベル計測は、産業オートメーションにおいて不可欠な技術の一つです。この手法により、タンク、コンテナ、または開水路内の液体または固体のレベルを、媒体との物理的な接触なしに監視することが可能になります。最も広く使用されている非接触式レベル計には、超音波式レベル計とレーダー式レベル計があります。レベル制御に非接触式レベル計を適用する場合、超音波式レベル計とレーダー式レベル計の動作を理解することで、特定のシナリオに適したレベル計を選定することができます。
動作原理
超音波レベルゲージ高周波音波バーストを放射することで、センサから液体／固体媒体の表面までの距離を測定します。これらの音波は空気中を伝わり、物質表面で反射してセンサに戻ります。距離は音波の伝播時間から測定できます。そのため、本装置は媒体表面のすぐ上に設置され、媒体に直接触れたり、媒体に浸したりする必要はありません。
レーダーレベルゲージ液体または固体の媒体レベルを測定するために、音波の代わりに電磁波（マイクロ波）を利用します。同様に、マイクロ波信号は媒体表面に向けて発射され、反射されて機器に戻ります。このプロセス中、機器本体と媒体の間に物理的な接触はありません。波信号の伝播時間を記録することで、機器から物質表面までの距離を算出できます。
2 種類のレベル測定には同じ計算式が使用されます。
D = (C*T)/2
L = H - D
どこ、
D：媒体表面から機器までの距離
C: 音速（超音波の場合）光速（レーダーの場合）
T: 発信から受信までの時間間隔
L: 測定対象となる中間レベル
H：容器底から計器までの高さ
一般的な接触式計測機器とは異なり、物質との物理的な接触が不要な超音波およびレーダー技術は、フロート、プローブ、導圧管などの接液部品を損傷または詰まらせる可能性のある腐食性、粘性、または危険物質のレベル制御に優れています。機器が外部に取り付けられているため設置が簡素化され、非侵襲設計のためメンテナンスとダウンタイムの必要性も最小限に抑えられます。化学処理、水処理、食品製造などの業界では、液体、流体、スラリー、固体など、多様なタンク形状のプロセス制御において、超音波およびレーダー非接触式レベルセンサーの汎用性と信頼性から大きなメリットが得られます。
超音波とレーダーの比較
超音波式レベル計は設置が簡単で、セットアップも最小限で済みます。レーダー式レベル計と比較すると、超音波式レベル計は通常安価であるため、予算が限られている用途に適しています。しかし、超音波式レベル計の性能は、粉塵、泡、乱気流、極端な温度や湿度といった環境要因の影響を受けやすく、音波を吸収または偏向させ、音波損失の問題を引き起こす可能性があります。
一方、レーダーレベルゲージは、高精度、長距離測定、そして過酷な動作環境における実証済みの信頼性で知られています。超音波技術に支障をきたすような上記の要因の影響を受けにくいという利点もありますが、レーダー製品は一般的に高価です。誘電率はレーダー計測においてもう一つの重要な要素です。誘電率の低い材料はエコー信号の反射を弱め、計測が不安定になったり、計測が途切れたりする可能性があります。
まとめると、ユーザーが非接触式レベル測定の適用を決定した場合、中程度の作業条件と予算重視のプロジェクトには超音波センサーが理想的ですが、より厳しい環境や高水準の測定を追求するプロジェクトにはレーダーセンサーが適しています。いずれにせよ、媒体の特性と環境、そしてプロセスシステムの構造が、希望する非接触式測定方法の導入に適していることを確認することが最も重要です。
非接触型機器の設置に関する注意事項
- ✦ 設置場所は騒音源からできるだけ離れた場所に設置してください
- ✦ 振動環境下での取り付けにはゴム製ガスケットを使用可能
- ✦ センサーから最高推定レベルまでの距離は、測定のブラインドゾーンよりも大きくする必要があります
- ✦ センサーの位置は、放射角度に応じて容器の壁と一定の距離を保つ必要があります
- ✦ 測定エリアには、踏み台や横梁など、信号干渉を引き起こす可能性のある障害物がないようにしてください。
- ✦ 固形媒体の測定の場合、取り付け位置は材料供給開口部を避けてください。
- ✦ 機器の設置場所では大きな温度変化を避けるのが最善です
- ✦ 最高の性能を確保するには、センサープローブを媒体表面に対して垂直に配置する必要があります。
上海王源は、超音波式およびレーダー式の非接触式レベルセンサーをはじめ、様々なレベル計測機器を20年以上にわたり供給してきた経験豊富な計測機器メーカーです。非接触式レベル計測製品に関するお問い合わせは、お気軽にお問い合わせください。
投稿日時: 2025年3月11日