Hur väljer man nivåtransmitter?

• Introduktion

En vätskenivåmätare är ett instrument som tillhandahåller kontinuerlig vätskenivåmätning. Den kan användas för att bestämma nivån av vätska eller bulkfasta ämnen vid en specifik tidpunkt. Den kan mäta vätskenivån i medier som vatten, viskösa vätskor och bränslen, eller torra medier som bulkfasta ämnen och pulver.

Vätskenivåmätaren kan användas under olika arbetsförhållanden, såsom behållare, tankar och till och med floder, bassänger och brunnar. Dessa givare används ofta inom materialhantering, livsmedels- och dryckesindustrin, kraftindustrin, kemiindustrin och vattenreningsindustrin. Låt oss nu titta på flera vanligt förekommande vätskenivåmätare.

• Dränkbar nivågivare

Baserat på principen att det hydrostatiska trycket är proportionellt mot vätskans höjd, använder den dränkbara nivågivaren den piezoresistiva effekten av diffus kisel- eller keramikgivare för att omvandla det hydrostatiska trycket till en elektrisk signal. Efter temperaturkompensation och linjär korrigering omvandlas den till en standardströmutgångssignal på 4-20mADC. Givardelen av den dränkbara hydrostatiska tryckgivaren kan placeras direkt i vätskan, och givaren kan fästas med fläns eller fäste, vilket gör den mycket bekväm att installera och använda.

Den nedsänkbara nivågivaren är tillverkad av ett avancerat isoleringselement av diffust kisel, som kan placeras direkt i behållaren eller vattnet för att noggrant mäta höjden från sensorns ände till vattenytan och mata ut vattennivån via 4–20 mA ström eller RS485-signal.

• Magnetisk nivåsensor

Den magnetiska klaffstrukturen är baserad på principen om bypassrör. Vätskenivån i huvudröret överensstämmer med den i containerutrustningen. Enligt Arkimedes lag balanserar flytkraften som genereras av den magnetiska flottören i vätskan och gravitationen flyter på vätskenivån. När vätskenivån i det uppmätta kärlet stiger och sjunker även den roterande flottören i vätskenivåmätarens huvudrör. Det permanentmagnetiska stålet i flottören driver den rödvita pelaren i indikatorn att vridas 180° genom den magnetiska kopplingsplattformen.

När vätskenivån stiger ändras flottörens färg från vitt till rött. När vätskenivån sjunker ändras flottörens färg från rött till vitt. Den vit-röda gränsen är den faktiska höjden på vätskenivån i mediet i behållaren, så att vätskenivåindikeringen kan visas.

• Magnetostriktiv vätskenivåsensor

Strukturen hos den magnetostriktiva vätskenivåsensorn består av ett rostfritt stålrör (mätstång), en magnetostriktiv tråd (vågledartråd), en rörlig flottör (med permanentmagnet inuti) etc. När sensorn fungerar kommer sensorns kretsdel att excitera pulsströmmen på vågledartråden, och pulsströmmens magnetfält genereras runt vågledartråden när strömmen fortplantar sig längs vågledartråden.

En flottör är anordnad utanför sensorns mätstång, och flottören rör sig upp och ner längs mätstången i takt med att vätskenivån ändras. Det finns en uppsättning permanenta magnetiska ringar inuti flottören. När det pulserande strömmens magnetfält möter det magnetiska ringmagnetfältet som genereras av flottören, ändras magnetfältet runt flottören, så att vågledartråden av magnetostriktivt material genererar en torsionsvågpuls vid flottörens position. Pulsen sänds tillbaka längs vågledartråden med en fast hastighet och detekteras av detekteringsmekanismen. Genom att mäta tidsskillnaden mellan den sändande pulsströmmen och torsionsvågen kan flottörens position bestämmas exakt, det vill säga vätskeytans position.

• Nivåsensor för materialnivå i radiofrekvensadmittans

Radiofrekvensadmittans är en ny nivåkontrollteknik som utvecklats från kapacitiv nivåkontroll, vilket är mer tillförlitligt, mer exakt och mer tillämpligt. Det är en uppgradering av kapacitiv nivåkontrollteknik.
Den så kallade radiofrekvensadmittansen betyder reciproken av impedansen i elektricitet, som består av resistiv komponent, kapacitiv komponent och induktiv komponent. Radiofrekvens är radiovågsspektrumet för högfrekventa vätskenivåmätare, så radiofrekvensadmittans kan förstås som att mäta admittans med högfrekventa radiovågor.

När instrumentet fungerar, bildar instrumentets sensor admittansvärdet med väggen och det uppmätta mediet. När materialnivån ändras, ändras admittansvärdet i enlighet därmed. Kretsenheten omvandlar det uppmätta admittansvärdet till materialnivåutgångssignalen för att genomföra materialnivåmätningen.

• Ultraljudsnivåmätare

Ultraljudsnivåmätaren är ett digitalt nivåinstrument som styrs av en mikroprocessor. Vid mätningen skickas en pulserande ultraljudsvåg ut av sensorn, och ljudvågen tas emot av samma sensor efter att ha reflekterats av objektets yta och omvandlas till en elektrisk signal. Avståndet mellan sensorn och det testade objektet beräknas utifrån tiden mellan ljudvågens sändning och mottagning.

Fördelarna är inga mekaniska rörliga delar, hög tillförlitlighet, enkel och bekväm installation, beröringsfri mätning och att den inte påverkas av vätskans viskositet och densitet.

Nackdelen är att noggrannheten är relativt låg, och testet har lätt en blindzon. Det är inte tillåtet att mäta tryckkärl och flyktiga medier.

• Radarnivåmätare

Radarns vätskenivåmätare arbetar med sändning och mottagning. Radarns antennen avger elektromagnetiska vågor som reflekteras av ytan på det mätta objektet och sedan tas emot av antennen. Tiden för de elektromagnetiska vågorna från sändning till mottagning är proportionell mot avståndet till vätskenivån. Radarns vätskenivåmätare registrerar tiden för pulsvågorna, och överföringshastigheten för de elektromagnetiska vågorna är konstant, varvid avståndet från vätskenivån till radarantennen kan beräknas för att få fram vätskenivån.

I praktisk tillämpning finns det två lägen för radarnivåmätare, nämligen frekvensmodulerad kontinuerlig våg och pulsvåg. Vätskenivåmätaren med frekvensmodulerad kontinuerlig vågteknik har hög strömförbrukning, fyrtrådssystem och komplex elektronisk krets. Vätskenivåmätaren med radarpulsvågsteknik har låg strömförbrukning och kan drivas med ett tvåtrådssystem på 24 VDC, vilket gör det enkelt att uppnå egensäkerhet, hög noggrannhet och ett bredare tillämpningsområde.

• Guidad vågradarnivåmätare

Funktionsprincipen för den guidade vågradarnivågivaren är densamma som för radarnivåmätaren, men den skickar mikrovågspulser genom sensorkabeln eller -staven. Signalen träffar vätskeytan, återvänder sedan till sensorn och når sedan givarens hölje. Elektroniken som är integrerad i givarens hölje bestämmer vätskenivån baserat på den tid det tar för signalen att färdas längs sensorn och tillbaka igen. Dessa typer av nivågivare används i industriella applikationer inom alla områden av processteknik.