Nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến đo mức

Cảm biến đo mức là thiết bị được sử dụng để đo và giám sát mức chất lỏng, chất rắn hoặc chất khí trong các bồn chứa, silo, hoặc ống dẫn. Dưới đây là các loại cảm biến đo mức phổ biến và nguyên lý hoạt động của chúng:

1. Cảm biến đo mức siêu âm (Ultrasonic Level Sensor)

– Nguyên lý hoạt động:
Cảm biến phát ra sóng siêu âm từ đầu dò. Khi sóng này gặp bề mặt chất lỏng hoặc chất rắn, nó sẽ phản xạ lại và được đầu dò thu nhận. Thời gian sóng siêu âm truyền đi và quay lại được tính toán để xác định khoảng cách đến bề mặt, từ đó suy ra mức vật liệu. Sóng siêu âm có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và áp suất môi trường, do đó cần điều chỉnh để đảm bảo độ chính xác.
– Ứng dụng:
Sử dụng trong các ứng dụng không tiếp xúc, đo mức chất lỏng hoặc chất rắn trong môi trường không có áp suất cao hoặc nhiệt độ khắc nghiệt. Phổ biến trong ngành xử lý nước, dầu khí và công nghiệp thực phẩm.

2. Cảm biến đo mức radar (Radar Level Sensor)

– Nguyên lý hoạt động:
Sóng radar tần số cao được phát ra từ cảm biến và di chuyển trong không gian. Khi sóng radar gặp bề mặt chất lỏng hoặc chất rắn, nó sẽ phản xạ lại và được cảm biến thu nhận. Thời gian sóng radar di chuyển giúp xác định mức vật liệu. Công nghệ radar không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, áp suất, hay hơi nước.
– Ứng dụng:
Thích hợp trong môi trường khắc nghiệt, như áp suất cao, nhiệt độ cao, hoặc chất lỏng ăn mòn. Được sử dụng nhiều trong ngành dầu khí, hóa chất và các bồn chứa lớn.

3. Cảm biến đo mức thủy tĩnh (Hydrostatic Level Sensor)

– Nguyên lý hoạt động:
Cảm biến đo áp suất của cột chất lỏng trên đầu dò. Áp suất này tỷ lệ thuận với chiều cao của cột chất lỏng, từ đó suy ra mức chất lỏng. Tuy nhiên, cần hiệu chỉnh theo khối lượng riêng của chất lỏng để đảm bảo kết quả chính xác.
– Ứng dụng:
Đo mức trong bể chứa lớn, đo mức chất lỏng trong môi trường ngập nước hoặc chất lỏng có độ nhớt cao. Thường được sử dụng trong ngành xử lý nước và công nghiệp hóa chất.

4. Cảm biến đo mức điện dung (Capacitive Level Sensor)
– Nguyên lý hoạt động:
Cảm biến hoạt động dựa trên sự thay đổi điện dung giữa đầu dò và bề mặt chất cần đo. Khi mức chất thay đổi, điện dung giữa các bề mặt cũng thay đổi, giúp xác định mức chất liệu. Công nghệ này yêu cầu chất lỏng hoặc chất rắn có độ dẫn điện hoặc hằng số điện môi.
– Ứng dụng:
Thích hợp để đo mức chất lỏng hoặc chất rắn trong các bồn chứa kín. Sử dụng rộng rãi trong ngành dược phẩm, thực phẩm và công nghiệp hóa chất.

5. Cảm biến đo mức từ tính (Magnetic Level Sensor)
– Nguyên lý hoạt động:
Sử dụng phao từ tính di chuyển dọc theo một trục dẫn hướng. Khi phao di chuyển, vị trí từ trường thay đổi, cảm biến sẽ ghi nhận để xác định mức chất lỏng. Các tín hiệu từ trường này không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hoặc áp suất môi trường.
– Ứng dụng:
Đo mức trong các bồn chứa dầu, hóa chất, hoặc nước. Rất phổ biến trong các ứng dụng đo mức an toàn, nơi yêu cầu độ tin cậy cao.

6. Cảm biến đo mức dẫn điện (Conductive Level Sensor)
– Nguyên lý hoạt động:
Dựa trên khả năng dẫn điện của chất lỏng. Khi mức chất lỏng chạm đến một điện cực, mạch điện sẽ được đóng lại và báo hiệu mức. Hệ thống yêu cầu chất lỏng có tính dẫn điện tốt.
– Ứng dụng:
Sử dụng trong các ứng dụng đo mức chất lỏng dẫn điện như nước hoặc dung dịch hóa chất. Được áp dụng trong ngành xử lý nước thải và công nghiệp hóa chất.

7. Cảm biến đo mức trọng lượng (Weight Level Sensor)

– Nguyên lý hoạt động:
Đo trọng lượng của bồn chứa hoặc silo và tính toán mức vật liệu dựa trên trọng lượng đo được. Phương pháp này không bị ảnh hưởng bởi hình dạng bồn chứa hoặc độ nhớt của chất lỏng.
– Ứng dụng:
Thích hợp cho các silo chứa bột, hạt hoặc chất rắn dạng rời. Phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm, xi măng và nông nghiệp.

8. Cảm biến đo mức quay (Rotary Paddle Level Sensor)

– Nguyên lý hoạt động:
Một cánh quạt được lắp vào cảm biến sẽ quay liên tục. Khi mức chất rắn đạt đến vị trí cánh quạt, nó sẽ bị chặn lại và cảm biến sẽ phát tín hiệu báo mức. Công nghệ này rất bền bỉ và hoạt động ổn định.
– Ứng dụng:
Sử dụng trong các silo chứa bột hoặc hạt rời. Được dùng nhiều trong ngành công nghiệp thực phẩm và vật liệu xây dựng.

9. Cảm biến đo mức siêu nhiệt (Thermal Dispersion Level Sensor)

– Nguyên lý hoạt động:
Cảm biến sử dụng nhiệt độ để đo mức chất lỏng. Khi chất lỏng tiếp xúc với cảm biến, sự thay đổi nhiệt độ sẽ được ghi nhận và phân tích để xác định mức. Công nghệ này không phụ thuộc vào áp suất hoặc nhiệt độ môi trường.
– Ứng dụng:
Đo mức chất lỏng trong các bồn chứa hóa chất hoặc nước. Phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao trong ngành dược phẩm hoặc thực phẩm.

10. Cảm biến đo mức bằng bức xạ (Radiation Level Sensor)

– Nguyên lý hoạt động:
Sử dụng bức xạ gamma hoặc X-ray để xuyên qua bồn chứa và đo mức vật liệu bên trong. Sự hấp thụ bức xạ được cảm biến ghi nhận để tính toán mức. Công nghệ này phù hợp cho các ứng dụng đặc biệt, nơi không thể tiếp cận vật liệu đo.
– Ứng dụng:
Đo mức trong môi trường cực kỳ khắc nghiệt hoặc không thể tiếp cận trực tiếp. Sử dụng trong ngành công nghiệp hạt nhân, hóa dầu và khai thác mỏ.

—

Lưu ý khi lựa chọn cảm biến đo mức:

1. Môi trường ứng dụng: Chọn cảm biến phù hợp với môi trường như nhiệt độ, áp suất, và tính ăn mòn của chất liệu. Đảm bảo cảm biến có thể hoạt động ổn định trong điều kiện cụ thể.
2. Độ chính xác yêu cầu: Một số ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao hơn như trong ngành thực phẩm hoặc dược phẩm. Cần lựa chọn cảm biến có sai số thấp.
3. Chi phí: Cân nhắc chi phí đầu tư ban đầu và chi phí bảo trì. Một số cảm biến có giá thành cao nhưng mang lại hiệu quả lâu dài.
4. Kích thước bồn chứa: Cảm biến cần tương thích với kích thước và hình dạng của bồn chứa. Một số cảm biến chỉ hoạt động tốt trong các bồn chứa lớn.
5. Chất liệu bồn chứa: Đảm bảo cảm biến tương thích với chất liệu bồn chứa để tránh hư hỏng hoặc giảm hiệu quả đo lường.

Với sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên lý hoạt động trên, người dùng có thể dễ dàng chọn loại cảm biến đo mức phù hợp với nhu cầu cụ thể, đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy trong vận hành.