Mức chất lỏng là một trong những thông số mục tiêu quan trọng trong giám sát quy trình công nghiệp. Trong việc đo mức liên tục của các loại bể chứa, silo, hồ bơi, v.v., rất khó để có được các thiết bị đo mức đáp ứng được mọi điều kiện làm việc do sự đa dạng của điều kiện thực địa.
Trong số đó, máy đo mức bằng radar và siêu âm được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị đo không tiếp xúc. Vậy, sự khác biệt giữa máy đo mức bằng radar và máy đo mức bằng siêu âm là gì? Nguyên lý hoạt động của hai loại máy đo này như thế nào? Ưu điểm của máy đo mức bằng radar và máy đo mức bằng siêu âm là gì?
Đầu tiên là máy đo độ cao siêu âm.
Chúng ta thường gọi sóng âm có tần số lớn hơn 20kHz là sóng siêu âm. Sóng siêu âm là một loại sóng cơ học, tức là sự rung động cơ học trong môi trường đàn hồi trong quá trình lan truyền. Đặc điểm của nó là tần số cao, bước sóng ngắn, hiện tượng nhiễu xạ nhỏ và khả năng định hướng tốt, có thể trở thành tia và lan truyền theo hướng nhất định.
Sự suy giảm sóng siêu âm trong chất lỏng và chất rắn rất nhỏ, do đó khả năng xuyên thấu rất mạnh, đặc biệt là trong các chất rắn mờ đục, sóng siêu âm có thể xuyên sâu hàng chục mét, khi gặp tạp chất hoặc các ranh giới sẽ có sự phản xạ đáng kể, việc đo mức bằng sóng siêu âm dựa trên đặc tính này.
Trong công nghệ dò tìm siêu âm, bất kể loại thiết bị siêu âm nào, đều cần phải chuyển đổi năng lượng điện thành bức xạ siêu âm, sau đó thu lại thành tín hiệu điện; thiết bị thực hiện chức năng này được gọi là đầu dò siêu âm, hay còn gọi là bộ chuyển đổi siêu âm.
Khi hoạt động, đầu dò siêu âm được đặt phía trên vật cần đo và phát sóng siêu âm hướng xuống. Sóng siêu âm truyền qua môi trường không khí, phản xạ trở lại khi gặp bề mặt vật cần đo, và được đầu dò thu nhận rồi chuyển đổi thành tín hiệu điện. Sau khi thu nhận tín hiệu này, bộ phận phát hiện điện tử sẽ chuyển đổi nó thành tín hiệu mức để hiển thị và xuất ra.
Hai, máy đo độ cao bằng radar
Chế độ hoạt động của máy đo mức bằng radar giống với máy đo mức bằng siêu âm, và máy đo mức bằng radar cũng sử dụng chế độ hoạt động phát – phản xạ – thu. Sự khác biệt là phép đo của máy đo mức bằng radar siêu âm chủ yếu dựa vào đầu dò siêu âm, trong khi máy đo mức bằng radar dựa vào đầu đo tần số cao và ăng-ten.
Máy đo mức siêu âm sử dụng sóng cơ học, trong khi máy đo mức radar sử dụng sóng điện từ tần số cực cao (vài G đến hàng chục G Hertz). Sóng điện từ truyền đi với tốc độ ánh sáng, và thời gian truyền có thể được chuyển đổi thành tín hiệu mức bằng các linh kiện điện tử.
Một loại máy đo mức bằng radar phổ biến khác là máy đo mức bằng radar sóng dẫn hướng.
Máy đo mức chất lỏng bằng radar dẫn sóng là một loại máy đo mức chất lỏng dựa trên nguyên lý phản xạ miền thời gian (TDR). Xung điện từ của máy đo mức chất lỏng bằng radar lan truyền dọc theo cáp thép hoặc đầu dò với tốc độ ánh sáng. Khi gặp bề mặt của môi trường cần đo, một phần xung của máy đo mức chất lỏng bằng radar sẽ bị phản xạ tạo thành tiếng vọng và quay trở lại thiết bị phát xung theo cùng một đường dẫn. Khoảng cách giữa bộ phát và bề mặt môi trường cần đo tỷ lệ thuận với thời gian lan truyền của xung, trong đó chiều cao mực chất lỏng được tính toán.
Thứ ba, những ưu điểm và nhược điểm của máy đo mức bằng radar và siêu âm.
1. Độ chính xác của sóng siêu âm không tốt bằng radar;
2. Do mối quan hệ giữa tần số và kích thước anten, máy đo mức radar có tần số cao hơn sẽ nhỏ hơn và dễ lắp đặt hơn;
3. Vì tần số radar cao hơn nên bước sóng ngắn hơn, và khả năng phản xạ trên các bề mặt rắn nghiêng tốt hơn;
4. Vùng mù của phép đo radar nhỏ hơn so với siêu âm;
5. Do tần số radar cao hơn, góc chùm tia radar nhỏ, năng lượng tập trung, khả năng phản xạ được tăng cường đồng thời giúp tránh nhiễu;
6. So với các loại máy đo mức siêu âm sử dụng sóng cơ học, radar về cơ bản không bị ảnh hưởng bởi chân không, hơi nước trong không khí, bụi (ngoại trừ than chì, hợp kim sắt và các loại bụi có hằng số điện môi cao khác), sự thay đổi nhiệt độ và áp suất;
Thời gian đăng bài: 18/09/2023