非接触式液面測定は、産業オートメーションにおける重要な技術の一つです。この技術により、タンク、容器、または開放水路内の液体または固体の液面を、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液面計には、超音波式およびレーダー式液面計があります。液面制御に非接触式測定を適用する場合、超音波式およびレーダー式液面計の動作原理を理解することで、特定のシナリオに適した機器を選択することができます。
動作原理
超音波レベル計この装置は、高周波の音波バーストを発信することで、センサーから液体／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、媒体表面で反射してセンサーに戻ってきます。距離は、音波が媒体を通過するのにかかる時間によって決定されます。そのため、装置は媒体表面のすぐ上に配置され、どの部分も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。
レーダー式水位計この装置は、音波ではなく電磁波（マイクロ波）を利用して、液体または固体の液面レベルを測定します。同様に、マイクロ波信号は媒体表面に向けて発信され、反射されて装置に受信されます。このプロセスでは、装置本体と媒体との間に物理的な接触はありません。波信号の伝搬時間を記録することで、装置から媒体表面までの距離を算出できます。
2種類のレベル測定は、同じ計算式を使用します。
D = (C*T)/2
L = H - D
どこ、
D: 媒体表面から計測器までの距離
C音速（超音波用）、光速（レーダー用）
T発信から受信までの時間間隔
L測定対象となる中レベル
H容器底部から計測器までの高さ
一般的な接触式計測器とは異なり、対象物との物理的な接触を排除することで、超音波およびレーダー技術は、フロート、プローブ、インパルスラインなどの接液部を損傷または詰まらせる可能性のある腐食性、粘性、または危険な物質のレベル制御において優れた性能を発揮します。デバイスは外部に取り付けられるため設置が容易であり、非侵襲的な設計によりメンテナンスやダウンタイムを最小限に抑えることができます。化学処理、水処理、食品製造などの産業では、多様なタンク形状における液体、流体、スラリー、固体のプロセス制御において、汎用性と信頼性に優れた超音波およびレーダー非接触式レベルセンサーから大きな恩恵を受けることができます。
超音波とレーダーの比較
超音波式レベル計は設置が容易で、設定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価格が安いため、予算に制約のある用途で好まれます。しかし、超音波式レベル計の性能は、粉塵、泡、空気の乱れ、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、これらの要因によって音波が吸収または偏向し、音波損失の問題が発生する可能性があります。
一方、レーダー式液面計は、高精度、長距離測定、過酷な動作環境における実績のある信頼性で知られています。超音波技術を悩ませる上記の要因の影響を受けにくいという利点があります。しかしながら、レーダー製品は一般的に高価です。誘電率もレーダー測定において重要な要素です。誘電率の低い材料はエコー信号の反射を弱め、測定の不安定化や測定不能につながる可能性があります。
要約すると、非接触式液面測定を適用する場合、超音波センサーは比較的穏やかな作業環境や予算重視のプロジェクトに最適であり、レーダーはより厳しい環境や高水準の測定を追求する場合に適しています。いずれの場合も、測定対象媒体の特性や環境、そしてプロセスシステムの構造が、目的とする非接触式測定方法の実施に適していることを確認することが極めて重要です。
非接触式計測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。
- ✦ゴム製ガスケットは、振動環境下での取り付けに使用できます。
- ✦センサーから最高推定レベルまでの距離は、測定ブラインドゾーンよりも大きくなければなりません
- ✦センサーの位置は、放射角度に応じて容器の壁から一定の距離を保つ必要があります。
- ✦測定エリアには、脚立や横梁など、信号干渉を引き起こす可能性のある障害物がないことを確認してください。
- ✦固体媒体の測定の場合、取り付け位置は材料供給口エリアを避けるようにしてください。
- ✦ 機器設置場所では、大きな温度変化を避けるのが最善です。
- ✦センサープローブは、最高の性能を確保するために媒体表面に対して垂直に設置する必要があります。
上海王源当社は20年以上にわたり、超音波式およびレーダー式非接触レベルセンサーをはじめとする各種レベル測定機器を供給してきた経験豊富な計測機器メーカーです。非接触レベル測定製品に関するお問い合わせは、お気軽にご連絡ください。
投稿日時：2025年3月11日