فصل چهارم - بررسی 9 روش کنترل و اندازه گیری سطح در ابزار دقیق

منظور از سطح در این قسمت ارتفاع است. این اندازه گیری می تواند شامل اندازه گیری ارتفاع مایع در یک مخزن، ارتفاع مایع در یک کانال باز یا اندازه گیری ارتفاع مواد جامد داخل یک سیلو باشد. در این بخش روش های مختلفی که برای اندازه گیری سطح به کار می روند، را با یکدیگر بررسی خواهیم کرد. لازم بذکر است که اندازه گیری سطح می تواند بطور مستقیم مورد استفاده قرار گرفته یا برای محاسبه حجم و یا جرم محتویات یک مخزن به کار رود.

اندازه گیری سطح

1. شیشه رویت (Sight Glass)

ساده ترین روش اندازه گیری سطح، شیشه رویت است. در این روش، یک شیشه رویت در کنار مخزن نصب می شود. در این صورت طبق قانون ظروف مرتبط، سطح مایع در مخزن با سطح مایع در شیشه رویت برابر خواهد بود.

شیشه رویت

1.1. مزایا و معایب روش اندازه گیری سطح توسط شیشه رویت چیست؟

این روش دارای خطای کمی است و قیمت آن نیز نسبتا پایین است، ولی تحمل فشار و دمای آن محدود است. البته در صورتیکه دما و فشار بالا باشند، می توانید از شیشه های خاص با تحمل بالا استفاده کنید.

2. روش های مبتنی بر شناور (Float Based Methods)

در این روش ها، حرکت سطح مایع باعث حرکت یک شناور (که بر روی سطح آن مایع قرار دارد)، می شود. حرکت شناور به روش های مکانیکی یا الکتریکی می تواند به یک نشان دهنده انتقال یابد.

در تصویر زیر روش مکانیکی را مشاهده می کنید. در این روش تغییر سطح مایع باعث تغییر زاویه اهرم متصل به شناور می شود. تغییر زاویه فوق به یک رئوستا یا پتانسیومتر دورانی منتقل شده و باعث تغییر مقاومت آن می شود. بنابراین با اندازه گیری جریان مداری که رئوستا در آن قرار دارد، می توانید سطح مایع را بدست آورید. محدودیت این روش عدم امکان استفاده در مخازن با تغییرات سطح زیاد و غیر خطی بودن رفتار آن است.

روش دیگر کنترل سطح مبتنی بر شناور
روش کنترل سطح مبتنی بر شناور

یکی دیگر از روش های مبتنی بر شناور، روش مغناطیسی است که در شکل زیر ملاحظه می نمائید. در این روش یک آهنربا در داخل شناوری که روی سطح مایع قرار دارد، تعبیه می شود. حرکت این شناور باعث چرخش نوارهای مغناطیسی که در بیرون مخزن نصب شده اند، می شود. از آنجا که رنگ دو طرف این نوارها متفاوت است، به سادگی می توانید با مشاهده رنگ نوارها به موقعیت سطح در مخزن پی ببرید.

شناور مغناطیسی

یکی دیگر از روش های پر کاربرد مبتنی بر شناور استفاده از روش سوئیچ (Reed Switch) است که در شکل زیر نمونه ای از آن را مشاهده می کنید.

reed switch

3. روش ارشمیدس، غوطه وری یا بویانسی (Buoyancy Method - Displacer Method)

در این روش یک شناور بلند (Displacer) در داخل مایع غوطه ور می شود. هر چقدر که سطح مایع افزایش یابد، نیروی ارشمیدس وارد بر این شناور نیز افزایش پیدا می کند. با اندازه گیری این نیرو به روش های مکانیکی یا الکتریکی می توانید سطح مایع را تعیین کنید. در این روش displacer حرکت قابل ملاحظه ای ندارد.

روش ارشمیدس

4. روش مبتنی بر فشار هیدرواستاتیک

با تغییر سطح مایع در یک مخزن، فشار کف آن تغییر می کند. بنابراین با اندازه گیری فشار کف مخزن می توان طبق رابطه pgh ارتفاع مخزن را بدست آورید.

روش کنترل سطح مبتنی بر فشار هیدرواستاتیک

روش فوق تنها می تواند برای مخازنی که فشار سطح آن ها برابر فشار اتمسفر است، به کار رود. برای مخازن تحت فشار باید از ترانسمیتر اختلاف فشار به جای ترانسمیتر فشار استفاده کنید. این امر باعث می شود که فشار بالای سطح مایع تاثیری در اندازه گیری سطح نداشته باشد.

روش کنترل سطح مخازن تحت فشار مبتنی بر فشار هیدرواستاتیک
روش کنترل سطح مخازن تحت فشار مبتنی بر فشار هیدرواستاتیک توسط دیافراگم سیل

یکی دیگر از روش هایی که بر مبنای فشار هیدرواستاتیک عمل می کند، روشی به نام روش حباب (Bubble Methods) است. در این روش یک جریان کنترل شده هوا از طریق لوله ای به داخل مخزن حاوی مایع انتقال می یابد. درصورتیکه حباب از انتهای لوله داخل مخزن خارج خواهد شد که فشار آن برابر فشار هیدرواستاتیک مایع باشد. بنابراین با اندازه گیری فشار هوا در حین خارج شدن آن از کف مخزن و تقسیم آن بر وزن مخصوص مایع داخل مخزن می توانید ارتفاع مایع را بدست آورید.

اندازه گیری سطح توسط روش حباب

1.4. مزایای روش مبتنی بر فشار هیدرواستاتیک چیست؟

2.4. معایب روش مبتنی بر فشار هیدرواستاتیک چیست؟

5. روش وزنی

در این روش وزن مخزن و محتویات آن توسط سیستم اندازه گیری نیرو سنجیده می شود. با توجه به معلوم بودن وزن مخزن و جرم حجمی مایع داخل مخزن می توان ارتفاع مایع را بدست آورد. از این روش می توانید هم برای اندازه گیری سطح مایعات و هم وزن مواد جامد داخل یک مخزن یا سیلو استفاده کنید.

روش وزنی

6. روش مبتنی بر هدایت الکتریکی

این روش برای اندازه گیری سطح مایعاتی که هادی الکتریسیته هستند، بکار می رود. در این روش سه الکترود در داخل مخزن قرار می گیرند. با اتصال یا قطع اتصال هر یک از الکترودهای سمت راست یا میانی با الکترود سمت چپ، خروجی متناسب ایجاد می شود که از آن می توانید برای قطع یا وصل یک مدار استفاده کنید.

اندازه گیری سطح توسط روش هدایت الکتریکی
اصول اندازه گیری سطح توسط روش هدایت الکتریکی

7. روش مبتنی بر خاصیت خازنی

اساس این روش بر تغییر ظرفیت خازنی یک خازن متشکل از دو صفحه خازن (که یکی از آن ها می تواند بدنه مخزن باشد) در اثر تغییر ارتفاع مایع بین دو صفحه استوار شده است.

اندازه گیری سطح توسط روش خازنی

1.7. کاربرد روش مبتنی بر خاصیت خازنی چیست؟

از این روش می توانید برای اندازه گیری ارتفاع مواد جامد و مایع استفاده کنید.

8. روش التراسونیک

در این روش یک سنسور فرستنده و گیرنده التراسونیک در بالای مخزن (در مواردی امکان نصب سنسور در کف مخزن هم وجود دارد)، نصب می شود. با ارسال یک موج التراسونیک به داخل مخزن، زمان رفت موج تا برخورد به سطح مواد داخل مخزن و زمان برگشت اندازه گیری شده و با داشتن سرعت حرکت موج می توانید فاصله سنسور تا سطح مایع و در نتیجه ارتفاع مایع را بدست آورید.

روش التراسونیک
روش دیگر التراسونیک

1.4. مزایای روش مبتنی بر فشار هیدرواستاتیک چیست؟

9. روش میکروویو (Microwave Method) یا رادار (Radar)

اساس کار این روش مشابه روش قبلی است با این تفاوت که به جای امواج صوتی از امواج میکروویو استفاده می شود. بر خلاف حالت قبل می توانید از این روش برای مخازن حاوی مایع با فشار و دمای بالا استفاده کنید. سطح سنج های التراسونیک در مواردی که سطح مایع کف آلود باشد و غبار یا بخار در بالای سطح مایع وجود داشته باشد، عملکرد مناسبی ندارد. روش مبتنی بر رادار در این گونه موارد جایگزین مناسبی برای روش التراسونیک است. در تصاویر زیر نمونه هایی از سطح سنج التراسونیک و سطح سنج رادار را مشاهده می کنید.

روش میکروویو
روش رادار
0 0 رای ها
به این مقاله امتیاز دهید.
اشتراک در
اطلاع از
guest

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
View all comments

فرصتی استثنائی برای اولین بار در ایران!

برای کسب اطلاعات بیشتر، صفحه پاراکس را در اینستاگرام دنبال کنید.

0
افکار شما را دوست دارم، لطفا نظر دهیدx
()
x
باز کردن واتساپ
1
سلام
جهت اعلام درخواست خود
در واتساپ به ما پیام دهید