مقياس مستوى الموجات فوق الصوتية مقابل جهاز إرسال مستوى الرادار

مقارنة بين جهاز إرسال مستوى الموجات فوق الصوتية وجهاز إرسال مستوى الرادار - مبدأ العمل

جهاز إرسال مستوى بالموجات فوق الصوتية

A جهاز إرسال مستوى بالموجات فوق الصوتية مُخصّص هو جهاز قياس مستوى رقمي. في عملية القياس، يُصدر المستشعر موجات فوق صوتية نابضة. يستقبل المستشعر نفسه هذه الموجات بعد انعكاسها عن سطح الجسم المراد قياسه وتحويلها إلى إشارات كهربائية. تُحسب المسافة بين المستشعر والجسم المراد قياسه من خلال الفترة الزمنية بين إصدار الموجة الصوتية واستقبالها. وبفضل تقنية القياس عن بُعد، يُمكن قياس أي وسط تقريبًا، ما يجعله مناسبًا لقياس ارتفاع مختلف المواد السائلة والصلبة.

جهاز إرسال مستوى الرادار

يعتمد جهاز إرسال مستوى الرادار على تصميم دائرة خط ميكروستريب عالي التردد. وبناءً على مبدأ تصميم الموجه الموجية عالية التردد، تُبث نبضة الميكروويف من طرف الهوائي عبر باعث PTFE. عند اصطدام النبضة المرسلة بسطح الوسط المراد قياسه، ينعكس جزء من الطاقة ويستقبله الهوائي نفسه. وباستخدام تقنية تمديد الزمن، يمكن حساب الفاصل الزمني بين النبضة المرسلة والنبضة المستقبلة، ومن ثم حساب المسافة من الهوائي إلى سطح الوسط المراد قياسه.

يُصدر جهاز إرسال مستوى الرادار موجات كهرومغناطيسية. سرعة هذه الموجات لا تتأثر بدرجة الحرارة المحيطة أو الدخان أو الضغط، فهي ثابتة حتى في الفراغ. سرعة انتشارها هي دائمًا سرعة الضوء.

يُصدر جهاز قياس مستوى السوائل بالموجات فوق الصوتية الصناعي موجات فوق صوتية، وهي موجات ميكانيكية. ومثل الموجات الصوتية، ترتبط سرعة انتشارها ارتباطًا وثيقًا بحالة وسط الانتشار. تُستخدم أجهزة قياس مستوى السوائل بالموجات فوق الصوتية لقياس مستوى السوائل في الأوعية الجوية. يحتوي المسبار على عنصر لقياس درجة الحرارة يُمكنه تعويض تأثير درجة الحرارة على سرعة الموجة. ونظرًا لطبيعة المادة المصنوع منها، فإن نطاق درجة الحرارة المستخدم محدود نسبيًا.

أجهزة قياس مستوى السوائل بالموجات فوق الصوتية مقابل أجهزة قياس مستوى السوائل بالرادار - تطبيقات مختلفة

تؤدي مبادئ العمل المختلفة إلى اختلاف كبير بين تطبيقات مقياس مستوى الرادار وأجهزة إرسال مستوى الموجات فوق الصوتية. ويتجلى ذلك تحديداً في الجوانب التالية:

لا يتمتع جهاز قياس مستوى السوائل بالموجات فوق الصوتية بنطاق قياس واسع كجهاز قياس مستوى السوائل بالرادار. يُصدر الرادار موجات كهرومغناطيسية يمكن قياسها دون الحاجة إلى وسط ناقل. أما الموجات فوق الصوتية فهي موجات صوتية وميكانيكية، وتحتاج إلى وسط ناقل. لذلك، يواجه جهاز قياس مستوى السوائل بالموجات فوق الصوتية العديد من القيود في تطبيقاته العملية.

(1) لا يمكن استخدام جهاز إرسال مستوى الموجات فوق الصوتية في ظروف العمل مثل الفراغ أو المحتوى العالي من البخار أو الرغوة على سطح السائل.

(2) يواجه جهاز إرسال مستوى الموجات فوق الصوتية قيودًا تتعلق بدرجة الحرارة والضغط. لا تتجاوز درجة حرارة مسبار الجهاز عادةً 80 درجة مئوية، وتتأثر سرعة الموجة الصوتية بشكل كبير بدرجة الحرارة. كما يتأثر الجهاز بشكل كبير بالضغط، والذي يكون عادةً في حدود 0.3 ميجا باسكال. ونظرًا لأن الموجات الصوتية تتولد عن طريق الاهتزاز، فإن الأجزاء المُصدرة للصوت تتأثر عند ارتفاع الضغط. للمزيد من المعلومات: مستشعر مستوى GWR لدرجات الحرارة والضغوط العالية

(3) لا تستطيع أجهزة إرسال مستوى الموجات فوق الصوتية القياس بشكل جيد عندما يكون هناك الكثير من الضباب أو الغبار في بيئة القياس.

أجهزة إرسال مستوى الرادار المغناطيسي يستخدم جهاز قياس مستوى الرادار الموجات الكهرومغناطيسية، ويتأثر بشكل كبير بثابت العزل الكهربائي للمادة المقاسة. أما الموجة فوق الصوتية المستخدمة في جهاز قياس مستوى الرادار فهي موجة ميكانيكية، وتتأثر بشكل أساسي بكثافة الوسط المقاس. لذلك، عندما يكون ثابت العزل الكهربائي للمادة المقاسة منخفضًا جدًا، يُفضل استخدام جهاز قياس مستوى الرادار بدلًا من جهاز قياس مستوى الرادار.

على النقيض من ذلك، ولأن الرادار عبارة عن موجة كهرومغناطيسية، فإنه لا يتأثر بالفراغ. كما أن نطاق استخدامه في درجات الحرارة والضغط المتوسطة واسع جدًا. ومع ظهور الرادار عالي التردد، اتسع نطاق استخدامه أكثر. في المقابل، يظل نطاق استخدام جهاز إرسال مستوى الموجات فوق الصوتية محدودًا في ظل الظروف نفسها.

تختلف ظروف الضغط في التطبيقين، وذلك لاختلاف طرق نقل البيانات بين مكونات الرادار والموجات فوق الصوتية. فعلى سبيل المثال، تُصدر الموجات فوق الصوتية عن طريق اهتزاز المواد الكهروإجهادية، لذا لا يمكن استخدام جهاز إرسال مستوى الموجات فوق الصوتية في ظروف الضغط العالي أو الضغط المنخفض، ويُستخدم عادةً في أوعية الضغط الجوي فقط. أما جهاز إرسال مستوى الرادار، فيمكن استخدامه في خزانات العمليات ذات الضغط العالي.