سطح یکی از پارامترهای مهم هدف در پایش فرآیندهای صنعتی است. در اندازهگیری مداوم سطح مخازن، سیلوها، استخرها و غیره، به دلیل تنوع گسترده شرایط میدانی، داشتن ابزارهای اندازهگیری سطح که بتوانند همه شرایط کاری را برآورده کنند، دشوار است.
در میان آنها، سطح سنج های راداری و اولتراسونیک به طور گسترده در ابزارهای اندازه گیری غیر تماسی استفاده می شوند. بنابراین، تفاوت بین سطح سنج راداری و سطح سنج اولتراسونیک چیست؟ اصل این دو نوع اندازه گیری چیست؟ مزایای سطح سنج راداری و سطح سنج اولتراسونیک چیست؟
اول، سطح سنج اولتراسونیک
ما عموماً موج صوتی با فرکانس بیش از 20 کیلوهرتز را موج اولتراسونیک مینامیم، موج اولتراسونیک نوعی موج مکانیکی است، یعنی ارتعاش مکانیکی در محیط الاستیک در یک فرآیند انتشار، که با فرکانس بالا، طول موج کوتاه، پدیده پراش کوچک و جهتگیری خوب مشخص میشود و میتواند به صورت پرتو و جهت انتشار یابد.
تضعیف اولتراسونیک در مایعات و جامدات بسیار کم است، بنابراین قابلیت نفوذ آن قوی است، به خصوص در جامدات مات سبک، اولتراسونیک میتواند دهها متر در طول نفوذ کند، برخورد با ناخالصیها یا سطوح مشترک بازتاب قابل توجهی خواهد داشت، اندازهگیری سطح اولتراسونیک با استفاده از این ویژگی انجام میشود.
در فناوری تشخیص اولتراسونیک، صرف نظر از نوع دستگاه اولتراسونیک، لازم است انرژی الکتریکی به انتشار اولتراسونیک تبدیل شود و سپس به سیگنالهای الکتریکی تبدیل شود، دستگاهی که این عملکرد را انجام میدهد مبدل اولتراسونیک نامیده میشود که به عنوان پروب نیز شناخته میشود.
هنگام کار، مبدل اولتراسونیک بالای جسم مورد اندازهگیری قرار میگیرد و موج اولتراسونیک را به سمت پایین ساطع میکند. موج اولتراسونیک از محیط هوا عبور میکند، هنگام برخورد با سطح جسم مورد اندازهگیری، منعکس میشود و توسط مبدل دریافت شده و به یک سیگنال الکتریکی تبدیل میشود. پس از تشخیص این سیگنال، بخش تشخیص الکترونیکی آن را به یک سیگنال سطح برای نمایش و خروجی تبدیل میکند.
دو، متر سطح رادار
حالت عملکرد سطح سنج راداری مشابه سطح سنج اولتراسونیک است و سطح سنج راداری نیز از حالت کاری فرستنده-بازتابنده-گیرنده استفاده میکند. تفاوت این است که اندازهگیری سطح سنج اولتراسونیک راداری عمدتاً به مبدل اولتراسونیک متکی است، در حالی که سطح سنج راداری به هد فرکانس بالا و آنتن متکی است.
سطح سنج های اولتراسونیک از امواج مکانیکی استفاده می کنند، در حالی که سطح سنج های راداری از امواج الکترومغناطیسی با فرکانس های فوق العاده بالا (چند گیگا هرتز تا ده ها گیگا هرتز) استفاده می کنند. امواج الکترومغناطیسی با سرعت نور حرکت می کنند و زمان طی شده را می توان توسط قطعات الکترونیکی به سیگنال سطح تبدیل کرد.
یکی دیگر از سطح سنجهای راداری رایج، سطح سنج راداری موج هدایت شده است.
سطح سنج راداری موج هدایت شده، یک سطح سنج راداری است که بر اساس اصل بازتاب سنجی دامنه زمانی (TDR) عمل میکند. پالس الکترومغناطیسی سطح سنج راداری در امتداد کابل فولادی یا پروب با سرعت نور منتشر میشود. هنگامی که به سطح محیط اندازهگیری شده برخورد میکند، بخشی از پالس سطح سنج راداری منعکس شده و یک پژواک تشکیل میدهد و در همان مسیر به دستگاه پرتاب پالس بازمیگردد. فاصله بین فرستنده و سطح محیط اندازهگیری شده متناسب با زمان انتشار پالس است که در طی آن ارتفاع سطح مایع محاسبه میشود.
سوم، مزایا و معایب رادار و سطح سنج اولتراسونیک
۱. دقت اولتراسونیک به خوبی رادار نیست؛
2. با توجه به رابطه بین فرکانس و اندازه آنتن، سطح سنج راداری با فرکانس بالاتر کوچکتر و نصب آن آسان تر است.
۳. از آنجا که فرکانس رادار بالاتر است، طول موج کوتاهتر است و بازتاب بهتری روی سطوح جامد کجشده وجود دارد؛
۴. ناحیه کور اندازهگیری رادار از اولتراسونیک کوچکتر است؛
۵. به دلیل فرکانس بالاتر رادار، زاویه پرتو رادار کوچک، انرژی متمرکز و قابلیت انعکاس صدا افزایش یافته و در عین حال از تداخل جلوگیری میکند.
۶. در مقایسه با سطحسنجهای اولتراسونیک که از امواج مکانیکی استفاده میکنند، رادار اساساً تحت تأثیر خلأ، بخار آب موجود در هوا، گرد و غبار (به جز گرافیت، آلیاژهای آهن و سایر گرد و غبارهای دیالکتریک بالا)، تغییرات دما و فشار قرار نمیگیرد.
زمان ارسال: ۱۸ سپتامبر ۲۰۲۳