من مفهوم ومبدأ التوصيلية بترددات الراديو إلى كيفية اختيارها الصحيح

مع تطور تقنية الكشف عن مستوى الترددات الراديوية، تطورت المنتجات السعوية تدريجيًا إلى منتجات موصلة، يمكن استخدامها لقياس مستوى السوائل في الحاويات في ظل ظروف تشغيل مختلفة. ومع ذلك، من خلال التواصل مع المستخدمين، تبين أن الكثير منهم لا يزالون يفتقرون إلى المعرفة الكافية بمبدأ السماحية الراديوية ومفتاح مستوى السماحية الراديوية، ولا يعرفون كيفية اختيار النوع المناسب. لذا، تجمع هذه المقالة بين مفهوم التوصيلية الراديوية ومبدأ مفتاح مستوى التوصيلية الراديوية لشرح كيفية اختيار مفتاح مستوى التوصيلية الراديوية بشكل صحيح.

أولاً: مفهوم ومبدأ التوصيلية الترددية

تُستخدم تقنية التوصيلية بترددات الراديو بشكل أساسي للكشف عن المستوى من خلال قياس ثابت العزل الكهربائي والتوصيلية للمادة. عندما تكون توصيلية الوسط المقاس عالية، تُنتج أجهزة القياس السعوية أخطاءً نتيجةً لالتصاق الوسط المقاس بالمستشعر. مع ذلك، تستطيع أجهزة القياس التوصيلية التخلص من هذا الخطأ من خلال قياس كلٍ من السعة والمقاومة.

الموصلية، كمفهوم فيزيائي، هي مقلوب المعاوقة، ونظرًا لقلة الحث في العملية الفعلية، فإن هذه الموصلية هي في الواقع مزيج من السعة والمقاومة. وللحصول على قياس دقيق للمستوى، يلزم أيضًا وجود إشارة تردد لاسلكي مناسبة في نطاق التردد من 15 إلى 400 كيلوهرتز. ويُشار إلى هذه التقنية لقياس المستوى غالبًا باسم موصلية التردد اللاسلكي.

بعد فهم مفهوم مُعامل السماحية للترددات الراديوية، مبدأ مفتاح مستوى قبول الترددات اللاسلكية كما أنه أسهل في الفهم. يُستخدم مفتاح مستوى التوصيلية بترددات الراديو لقياس المستوى والتحكم فيه عن طريق استشعار التغير في المفاعلة (السعوية والمعاوقة) بين المجس وجسم الخزان. تشكل الوحدة الإلكترونية الداخلية، التي تتكون من قطب قياس المجس والمفاعلة بين الخزان غير المحمل، دائرة جسرية متوازنة وتولد إشارة تذبذب مستقرة. عندما يغطي الوسط المقاس قطب قياس المجس، يتسبب ذلك في تغير المفاعلة بين قطب قياس المجس والخزان، مما يؤدي إلى عدم توازن الدائرة الجسرية وتوقفها عن توليد إشارة التذبذب، وتكتشف الدائرة الخلفية هذا التغير وتُخرج إشارة إنذار. تُطبق إشارة التذبذب كإشارة ترددات راديوية على قطب قياس المجس، ولكن بعد ذلك تُرسل إشارة متابعة جهد بنسبة 1:1 إلى قطب حماية المجس، حيث يكون لقطب القياس وقطب الحماية إشارة ترددات راديوية متساوية الجهد، ونفس الطور، ونفس التردد، ومعزولة عن بعضها البعض. عندما يكون هناك مادة معلقة على المجس، لا يوجد فرق جهد بين عمود القياس وعمود الحماية لتشكيل عزل كهربائي لضمان عدم تأثير تغير إشارة عمود الحماية على عملية الكشف، وبالتالي فإن تغير المفاعلة على عمود قياس المجس لا يمكن تحديده إلا من خلال المادة الموجودة بين عمود قياس المجس والخزان، وبالتالي فإن المادة المعلقة على المجس لن تؤثر على عملية الكشف الطبيعية.

ثانيًا، الاختيار الصحيح لمفتاح مستوى السماحية للترددات اللاسلكية

نظراً لاختلاف ظروف العمل الفعلية، يؤثر اختيار مفتاح مستوى السماحية اللاسلكية المناسب بشكل مباشر على درجة تطابق القياس ودقته بين ظروف التشغيل الفعلية وظروف الموقع. عموماً، عند شراء مفاتيح مستوى السماحية اللاسلكية، ينبغي على المستخدمين مراعاة الجوانب التالية.

1- فهم خصائص وسط القياس

وفقًا للخصائص المختلفة للوسط، اختر مفتاح مستوى السماحية الترددية المناسب.

(1) لا يمكن استخدام مفتاح مستوى قبول الترددات الراديوية إلا لقياس المستوى بثابت عزل كهربائي ≥ 1.6، لذلك يجب أن يكون لوسط القياس ثابت عزل كهربائي معين.

(2) مفتاح مستوى قبول الترددات الراديوية هو قياس تلامسي، لذلك لا يمكن أن تكون المادة المقاسة كبيرة جدًا، حتى لا يتم تحطيم مسبار قبول الترددات الراديوية أو انحنائه أو تلفه، لذلك فهو غير مناسب لقياس كثافة وجزيئات الوسائط الأكبر حجمًا.

(3) عند قياس الأوساط غير الموصلة، يُنصح باستخدام مسبار ذي طبقة عازلة قدر الإمكان لمنع اختلاط المواد المسببة للتآكل بالوسط وتآكل المسبار. بالنسبة للمسبار المعزول، يجب مراعاة درجة حرارة وضغط الوسط. إلا أن لكل درجة حرارة وضغط نطاقًا محددًا، والعمل خارج هذا النطاق سيؤدي إلى تلف الطبقة العازلة، مما يسمح للوسط بالتسرب عبرها إلى قضيب المسبار عند نقطة التبلور، وبالتالي التأثير على نتائج القياس. إضافةً إلى ذلك، في حالة حاويات الأوساط غير الموصلة ذات الأقطار الكبيرة، ولتحسين حساسية ودقة القياس، يمكن استخدام مسبار مزود بقطب كهربائي مساعد، أو مفتاح مستوى الترددات اللاسلكية يتم تثبيتها قدر الإمكان على حافة الحاوية.

(4) إذا كانت لزوجة المادة عالية، فإن سرعة تدفق المادة بين قضيب المسبار والقطب المرجعي للأنبوب المؤرض ستكون محدودة، مما يجعل المستوى في الأنبوب لا يمثل حقًا المستوى الفعلي في الخزان، وفي هذه الحالة، يجب اختيار مفتاح مستوى التوصيلية RF بحذر.

2- عمق إدخال وطول عمود الحماية

مفتاح مستوى التوصيلية بترددات الراديو هو قياس نقطة اتصال، وعند تحديد موضع التركيب، يجب اختيار عمق الإدخال المناسب وطول قطب الحماية وفقًا لحالة الخزان. يُعد عمق الإدخال عاملاً أساسيًا لقياس المستوى بدقة، وعادةً ما يكفي أن يلامس المسبار المادة بشكل كامل، كما يعتمد طول عمق الإدخال على مدى تأثر الجهاز بصدمات المادة أو تلفها، وما إلى ذلك.

في حال كانت ظروف التشغيل في موقع التطبيق قاسية، كما هو الحال في أنظمة نقل الرماد في محطات الطاقة، يُنصح باختيار مفتاح مستوى التوصيلية بترددات الراديو المزود بغلاف حماية من الفولاذ المقاوم للصدأ، وذلك للحد من تلف المجس الناتج عن اصطدام المواد. يجب أن يكون طول عمود الحماية لهذا النوع من العدادات أعمق من 50 مم داخل الصومعة. ويمكن تخصيص المنتج وفقًا لاحتياجات المستخدم عند وجود متطلبات خاصة.

3- درجة حرارة العملية وضغطها

تختلف متطلبات درجة الحرارة باختلاف ظروف التشغيل ومبدأ عمل مفتاح مستوى قبول الترددات اللاسلكية ، لذا عند اختيار هذا المفتاح، من الضروري مراعاة متطلبات درجة حرارة الموقع. فإذا كانت درجة الحرارة المحيطة بالجهاز مرتفعة، يجب اختيار مفتاح مستوى قبول الترددات اللاسلكية بما يتناسب مع تلك الدرجة.

1) نظرًا لمحدودية مادة المجس، عند تجاوز درجة الحرارة 260 درجة مئوية، يجب اختيار مفتاح مستوى قبول الترددات اللاسلكية من النوع فائق الحرارة. مفتاح مستوى قبول الترددات اللاسلكية من نوع كايدي فائق الحرارة، والذي يتحمل درجات حرارة تصل إلى 400 درجة مئوية، يمكن استخدامه في معظم البيئات الصناعية.

2) نظرًا لأن مقاومة الضغط للمسبار محدودة بعملية التصنيع، فإنها تكون عمومًا في حدود 2 ميجا باسكال، لذلك يتم استخدام مفتاح مستوى قبول الترددات الراديوية بشكل عام في بيئة الضغط الجوي أو بيئة الضغط المنخفض.

4- اتصال العملية

تنقسم وصلات العمليات عمومًا إلى ثلاثة أنواع: الوصلات الملولبة، والوصلات ذات الحواف، والوصلات ذات المشابك، وهي المكونات الأساسية لتركيب الأجهزة على الخزانات وخطوط الأنابيب وغيرها من المعدات. عند اختيار وصلات العمليات، ينبغي عادةً مراعاة احتياجات الموقع لاختيار وتخصيص الحجم والسماكة والمادة المناسبة.

5- وظيفة الحماية

في بيئة الموقع المعرضة للغبار أو الرطوبة، يُنصح باختيار مفتاح مستوى مُعاوَقة الترددات اللاسلكية ذي مستوى حماية أعلى، لتجنب تدهور أداء الجهاز وعمره الافتراضي نتيجة ضعف الإحكام. يتميز مفتاح مستوى مُعاوَقة الترددات اللاسلكية من كايدي بمستوى حماية IP66، ما يجعله مُحكم الإغلاق بدرجة عالية، وبالتالي يُمكن استخدامه في الظروف المُغبرة والرطبة.