레벨 센서

Level sensor
틸트 센서, 덤프 레벨 또는 측정 레벨과 혼동하지 마십시오.

레벨 센서는 상단의 자유 표면을 나타내는 슬러리, 미세한 재료 및 분말을 포함한 액체 및 기타 유체 및 유동 고형물의 수준을 감지한다. 중력 때문에 흐르는 물질은 컨테이너(또는 다른 물리적 경계)에서 기본적으로 수평이 되는 반면 대부분의 대량 고형물은 정점에 도달하는 각도로 쌓인다. 측정할 물질은 용기 안에 있을 수도 있고 자연적인 형태(예: 강이나 호수)에 있을 수도 있다. 수준 측정은 연속형 또는 점 값일 수 있다. 연속 레벨 센서는 특정 범위 내에서 레벨을 측정하여 특정 장소의 정확한 물질의 양을 결정하는 반면, 지점 레벨 센서는 물질이 감지 지점보다 높거나 낮은지 여부만 표시한다. 일반적으로 후자는 지나치게 높거나 낮은 수준을 감지한다.

산업·상업 공정의 최적 수준 감시 방법의 선택에 영향을 미치는 물리적·적용 변수가 많다.[1] 선정기준에는 물리적: 상수(액체, 고체 또는 슬러리), 온도, 압력 또는 진공, 화학, 중량의 유전 상수, 매체 밀도(특정 중력), 동요(작용), 음향 또는 전기적 소음, 진동, 기계 충격, 탱크 또는 빈 크기 및 형태가 포함된다. 또한 응용 프로그램 제약조건: 가격, 정확성, 외관, 응답률, 교정 또는 프로그래밍의 용이성, 계측기의 물리적 크기 및 장착, 연속 또는 이산(점) 수준의 모니터링 또는 제어도 중요하다. 요컨대 레벨 센서는 매우 중요한 센서 중 하나이며 다양한 소비자/산업용 애플리케이션에서 매우 중요한 역할을 한다. 다른 유형의 센서와 마찬가지로 레벨 센서를 사용할 수 있거나 다양한 감지 원리를 사용하여 설계할 수 있다. 적용 요건에 적합한 유형의 센서를 선택하는 것은 매우 중요하다.

솔리드에 대한 점 및 연속 레벨 감지

고형물의 점 수준 검출에는 다양한 센서를 사용할 수 있다. 여기에는 진동, 회전 패들, 기계식(다이아프램), 마이크로파(레이더), 캐패시턴스, 광학, 펄스-초음파 및 초음파 레벨 센서가 포함된다.

진동점

진동 포인트 프로브의 원리

매우 미세한 분말(전구 밀도: 0.02–0.2 g/cm3), 미세 분말(전구 밀도: 0.2–0.5 g/cm3) 및 미세 고형분(전구 밀도: 0.5 g/cm3 이상)의 수준을 검출한다. 진동 주파수의 적절한 선택과 적절한 민감도 조절을 통해 고도로 유동화된 분말과 정전기 물질의 수준도 감지할 수 있다.

단일 프로브 진동 레벨 센서는 벌크 파우더 레벨에 이상적이다. 하나의 감지 요소만 분말과 접촉하므로 두 프로브 요소 간의 브리징이 제거되고 미디어 증설이 최소화된다. 프로브의 진동은 프로브 요소에 재료가 쌓이지 않게 하는 경향이 있다. 진동 수준 센서는 분진, 유전 분말에서 발생하는 정적 전하 증가 또는 전도성, 온도, 압력, 습도 또는 수분 함량의 변화에 영향을 받지 않는다. 튜닝포크식 진동센서도 대안이 된다. 그것들은 비용이 적게 들지만, 타인 사이에 재료가 쌓이는 경향이 있다.

회전 패들

회전 패들 레벨 센서는 대량 솔리드 포인트 레벨 표시를 위해 매우 오래되고 확립된 기술이다. 이 기술은 패들 휠을 회전시키는 저속 기어 모터를 사용한다. 패들이 고체 재료에 의해 정지되면 모터에 장착된 플랜지가 기계 스위치에 닿을 때까지 모터가 자체 토크로 샤프트에서 회전한다. 패들은 다양한 재료로 만들 수 있지만, 촌스러운 재료가 패들에 쌓이도록 해서는 안 된다. 높은 습도 또는 높은 호퍼의 주변 습도로 인해 공정 재료가 엉성해질 경우 증축이 발생할 수 있다. 펄라이트, 벤토나이트, 플라이애시 등 단위 부피당 중량이 매우 낮은 소재의 경우 특수 패들 디자인과 저토크 모터가 사용된다. 미세한 입자나 먼지가 호퍼나 빈에 패들을 적절히 배치하고 적절한 밀봉을 사용하여 샤프트 베어링과 모터를 관통하지 않도록 해야 한다.

입장식

RF 어드밴스턴스 레벨 센서는 로드 프로브와 RF 소스를 사용하여 어드밴스턴스 변화를 측정한다. 프로브는 차폐 동축 케이블을 통해 구동되어 케이블 캐패시턴스를 접지로 변경하는 효과를 제거한다. 프로브 주위로 레벨이 변경되면 해당 유전체 변화가 관찰된다. 이것은 이 불완전한 캐패시터의 입력을 변화시키고 이 변화는 레벨의 변화를 감지하기 위해 측정된다.[2]

액체의 점 레벨 감지

액체에서 점 레벨 감지를 위한 대표적인 시스템에는 자석 및 기계식 부유물, 압력 센서, 전기전도 감지 또는 정전기(캐피턴스 또는 인덕턴스) 감지기가 있으며, 전자파(자기 자극성), 초음파, 레이더 또는 광학 감응기를 통해 유체 표면에 대한 신호의 비행 시간을 측정한다.오즈[3][4]

자기 및 기계식 플로트

참고 항목: 플로트(액체 레벨), 플로트 스위치 및 자기 레벨 게이지

자기, 기계, 케이블 및 기타 플로트 레벨 센서의 이면에 있는 원리는 종종 스위치와 직접 접촉하거나 리드의 자기 작동을 통해 기계 스위치를 열거나 닫는 것을 포함한다. 자기 자극 센서와 같은 다른 경우에는 플로트 원리를 사용하여 지속적인 모니터링이 가능하다.

자석 구동 플로트 센서의 경우, 플로트 내부에 밀봉된 영구 자석이 작동 레벨까지 상승하거나 하강할 때 전환이 발생한다. 기계적으로 작동되는 플로트에서 전환은 미니어처(마이크로) 스위치에 대한 플로트의 이동의 결과로 발생한다. 자기 및 기계식 플로트 레벨 센서의 경우, 화학적 호환성, 온도, 비중(밀도), 부력, 점성이 스템과 플로트의 선택에 영향을 미친다. 예를 들어, 부력을 유지하면서 0.5의 특정한 중력을 가진 액체와 함께 더 큰 부유물을 사용할 수 있다. 부유 물질의 선택은 또한 특정 중력과 점도의 온도에 의해 유발되는 변화, 즉 부력에 직접 영향을 미치는 변화에도 영향을 받는다.[5]

플로트형 센서는 실드가 난류 및 파동으로부터 플로트 자체를 보호하도록 설계할 수 있다. 플로트 센서는 부식성 물질을 포함한 다양한 액체에서 잘 작동한다. 그러나 유기 용제에 사용할 경우 이러한 액체가 센서를 구성하는 데 사용되는 물질과 화학적으로 호환되는지 확인해야 한다. 부유식 센서는 스템이나 부유물에 달라붙는 고점도(thick) 액체, 슬러지 또는 액체, 또는 금속 칩과 같은 오염 물질을 사용하여서는 안 된다. 다른 감지 기술은 이러한 용도에 더 적합하다.

플로트형 센서의 특별한 적용은 유수 분리 시스템에서 인터페이스 수준의 결정이다. 두 개의 부유물을 한 손에는 기름의 특정한 중력과 일치하도록 각각의 부유물 크기로 사용할 수 있고, 다른 한 손에는 물이 있다. 스템형 플로트 스위치의 또 다른 특별한 적용은 다중 파라미터 센서를 만들기 위한 온도 또는 압력 센서의 설치다. 마그네틱 플로트 스위치는 단순성, 신뢰성, 저렴한 비용으로 인기가 있다.

자기 감지의 변화는 기계 게이지의 지시의 자기 감지를 이용하는 "홀 효과" 센서다. 일반적인 어플리케이션에서는 게이지 바늘의 표시 위치를 검출할 수 있도록 자력에 민감한 "Hall effect sensor"를 자화 표시 바늘이 있는 기계식 탱크 게이지에 부착한다. 자기 센서는 표시 바늘 위치를 전기 신호로 변환하여 다른(일반적으로 원격) 표시 또는 신호를 허용한다.[3]

공압

공압 수준 센서는 위험 조건이 존재하는 경우, 전력이 없거나 사용이 제한되는 경우 또는 무거운 슬러지 또는 슬러리와 관련된 응용 프로그램에 사용된다. 다이어프램에 대한 공기 기둥의 압축은 스위치를 작동시키기 위해 사용되므로, 어떤 공정 액체도 센서의 움직이는 부품과 접촉하지 않는다. 이 센서는 그리스와 같은 점성이 높은 액체는 물론 수성 및 부식성 액체와 함께 사용하기에 적합하다. 이것은 포인트 레벨 모니터링을 위한 상대적으로 낮은 비용 기법이라는 추가적인 이점을 가지고 있다. 이 기법의 변형으로는 탱크 바닥까지 공기를 튜브로 압축한 '버블러(bubbler)'가 있는데, 기압이 높아지면 튜브 바닥에서 기포가 배출될 정도로 압력이 높아져 그곳의 압력을 이겨낼 수 있다. 안정화된 기압 측정은 탱크 하단의 압력, 따라서 위의 유체 질량을 나타낸다.[6][7][8][9][3][4]

전도성

전도성 수준 센서는 물과 같은 광범위한 전도성 액체의 점 수준 검출에 이상적이며, 특히 가성소다, 염산, 질산, 염화제리 및 이와 유사한 액체와 같은 부식성이 높은 액체에 잘 적합하다. 부식성이 있는 전도성 액체의 경우 센서의 전극은 티타늄, 하스텔로이 B 또는 C 또는 316 스테인리스강으로 제작되어야 하며 세라믹, 폴리에틸렌 및 테플론 기반 재료의 스페이서, 분리기 또는 홀더로 절연되어야 한다. 설계에 따라 길이가 다른 여러 전극을 하나의 홀더와 함께 사용할 수 있다. 부식성 액체는 온도와 압력이 증가함에 따라 더욱 공격적이 되기 때문에 이러한 센서를 지정할 때 이러한 극한 조건을 고려할 필요가 있다.

전도성 레벨 센서는 개별 전극에 적용되는 저전압 전류 제한 전력을 사용한다. 전원 공급 장치는 액체의 전도성과 일치하며, 전도성이 낮은(고저항) 매질에서 작동하도록 설계된 높은 전압 버전이다. 전원은 종종 고저압 또는 교류 펌프 제어와 같은 제어의 일부 측면을 포함한다. 가장 긴 프로브(공통)와 짧은 프로브(반환) 모두에 접촉하는 전도성 액체가 전도성 회로를 완성한다. 전도성 센서는 낮은 전압과 전류를 사용하기 때문에 매우 안전하다. 사용되는 전류와 전압은 본질적으로 작기 때문에, 개인 안전상의 이유로, 이 기술은 또한 위험 장소에 대한 국제 표준을 충족시키기 위해 "내부적으로 안전"하게 만들 수 있다. 전도성 프로브는 솔리드 스테이트 장치라는 추가적인 이점이 있으며 설치와 사용이 매우 간단하다. 어떤 액체나 용도에서, 유지관리는 문제가 될 수 있다. 탐침은 계속 전도성이 있어야 한다. 축적이 매질로부터 프로브를 절연시키면 프로브가 제대로 작동하지 않게 된다. 탐침을 간단히 검사하려면 의심스러운 탐침과 접지 기준 사이에 저항계가 연결되어야 한다.

일반적으로 대부분의 물과 폐수 우물에서 사다리, 펌프 및 기타 금속 설비가 있는 우물 자체는 지반 회수를 제공한다. 단, 화학 탱크와 기타 비접지 우물에서는 설치자가 접지 리턴(일반적으로 접지봉)을 제공해야 한다.

상태 종속 주파수 모니터

마이크로프로세서 제어 주파수 상태 변화 감지 방법은 길이가 다른 복수의 센서 프로브에서 생성된 낮은 진폭 신호를 사용한다. 각 프로브는 배열의 다른 모든 프로브와는 별도의 주파수를 가지며, 물에 닿으면 독립적으로 상태를 변경한다. 각 프로브의 주파수 상태 변화는 다중 수위 제어 기능을 수행할 수 있는 마이크로프로세서에 의해 모니터링된다.

상태 의존적 주파수 모니터링의 강도는 감지 프로브의 장기 안정성이다. 신호 강도는 오염수 내 전기분해로 인한 센서의 파울링, 열화 또는 열화를 유발하기에 충분하지 않다. 센서 청소 요건이 최소 또는 제거됨. 길이가 다른 다중 감지 로드를 사용하면 사용자가 다양한 물 높이에서 직관적으로 제어 스위치를 설정할 수 있다.

상태 의존적 주파수 모니터의 마이크로프로세서는 전력 소비량이 매우 낮은 밸브 및/또는 대형 펌프를 작동할 수 있다. 마이크로프로세서를 사용하여 복잡한 애플리케이션별 기능성을 제공하는 동시에 다중 스위치 제어장치를 소형 패키지에 내장할 수 있다. 제어장치의 낮은 전력 소비량은 크고 작은 현장 어플리케이션에서 일관된다. 이 보편적 기술은 광범위한 액체 품질을 가진 어플리케이션에서 사용된다.

포인트 레벨 감지 또는 연속 모니터링을 위한 센서

초음파

수처리장에 사용되는 초음파 레벨 센서

초음파 레벨 센서는 부피가 큰 고형분뿐만 아니라 고점도의 비접촉 레벨 감지에 사용된다. 또한 펌프 제어 및 개방 채널 유량 측정을 위한 수처리 애플리케이션에도 널리 사용된다. 이 센서는 방출 변환기에 반사되어 검출되는 고주파(20kHz~200kHz) 음향파를 방출한다.[3]

초음파 수준 센서는 수분, 온도, 압력 등으로 음속 변화에도 영향을 받는다. 수위 측정에 보정 계수를 적용하여 측정 정확도를 높일 수 있다.

난류, 거품, 증기, 화학 미스트(vapor), 공정 물질의 농도 변화도 초음파 센서의 반응에 영향을 미친다. 난류와 거품은 음파가 센서에 제대로 반사되지 못하게 하고, 증기 및 화학 미스트와 증기는 음파를 왜곡 또는 흡수하며, 농도의 변화는 센서에 다시 반사되는 음파의 에너지 양에 변화를 일으킨다. 스틸링 웰과 도파관은 이러한 요인에 의한 오류를 방지하기 위해 사용된다.

반사음에 대한 최적의 응답을 보장하기 위해 변환기를 적절히 장착해야 한다. 또한 대부분의 현대식 시스템은 "라인"을 방해하는 경우를 제외하고 엔지니어링 변경을 대부분 불필요하게 만들 수 있을 정도로 충분히 "지능적" 에코 처리를 가지고 있지만, 대부분의 현대식 시스템이 잘못된 반품과 그로 인한 잘못된 응답을 최소화하기 위해 호퍼, 빈 또는 탱크는 용접, 브래킷 또는 래더와 같은 장애물이 상대적으로 없어야 한다. 목표물에 대한 변환기의 "가시" 초음파 변환기는 음향 에너지를 송수신하는 데 모두 사용되기 때문에 "링"이라고 알려진 기계적 진동의 시기를 받는다. 이 진동은 반향 신호를 처리하려면 먼저 감쇠해야 한다(정지해야 한다. 순 결과는 맹목적으로 물체를 감지할 수 없는 변환기의 면으로부터의 거리다. 변환기의 범위에 따라 일반적으로 150 mm에서 1 m의 "공백 구역"으로 알려져 있다.

전자 신호 처리 회로 요건은 초음파 센서를 지능형 장치로 만드는 데 사용될 수 있다. 초음파 센서는 점 레벨 제어, 연속 모니터링 또는 둘 모두를 제공하도록 설계될 수 있다. 마이크로프로세서의 존재와 상대적으로 낮은 전력 소비량 때문에, 센서 신호, 원격 무선 모니터링 또는 발전소 네트워크 통신의 보정 및 필터링 조정에는 좋은 기술이 될 수 있다. 초음파 센서는 저렴한 가격과 높은 기능성의 강력한 조합으로 폭넓은 인기를 누리고 있다.

캐패시턴스

Capacitive sensors NOG.jpg

캐패시턴스 레벨 센서는 다양한 고체, 수성 및 유기 액체, 슬러리의 존재를 감지하는 데 탁월하다.[10] 이 기법은 캐패시턴스 회로에 적용되는 무선 주파수 신호에 대해 흔히 RF라고 한다. 센서는 유전체 상수가 1.1(코크 및 플라이 애쉬) 이하, 88(물) 이상인 물질을 감지하도록 설계할 수 있다. 탈수 케이크와 하수 슬러리(유전 상수 약 50), 퀵라이임(유전 상수 약 90)과 같은 액체 화학 물질도 감지할 수 있다.[3] 이중 프로브 캐패시턴스 레벨 센서는 앞서 언급한 "기름-물 인터페이스" 응용을 위해 자석 플로트 스위치 대신 솔리드 스테이트 대안으로 제공하면서 실질적으로 서로 다른 유전 상수를 가진 두 불활성 액체 사이의 인터페이스를 감지하는 데도 사용될 수 있다.

캐패시턴스 레벨 센서는 전자 소자이기 때문에 위상 변조 및 고주파수 사용으로 유전체 상수가 유사한 용도에 적합하다. 이 센서는 움직이는 부품이 없고 견고하며 사용이 간편하며 세척이 용이하며 고온 및 압력 용도에 적합하도록 설계할 수 있다. 저전압 정적 전하의 축적과 방전에 의해 저전극 물질의 마찰과 이동으로 인한 위험이 존재하지만, 적절한 설계와 접지로 이러한 위험을 제거할 수 있다.

프로브 재료의 적절한 선택은 마모 및 부식에 의한 문제를 줄이거나 제거한다. 접착제 및 오일 및 그리스와 같은 고점도의 재료의 점 레벨 감지로 인해 프로브에 재료가 쌓일 수 있지만, 자체 튜닝 센서를 사용하여 이를 최소화할 수 있다. 거품이 생기기 쉬운 액체와 튀거나 난기류를 일으키기 쉬운 용도의 경우 캐패시턴스 레벨 센서는 다른 장치 중에서도 스플래시 가드 또는 스틸링 웰을 사용하여 설계할 수 있다.

캐패시턴스 프로브의 상당한 제한은 대량 고형물을 저장하는 데 사용되는 높은 빈에 있다. 측정된 범위의 하단으로 확장되는 전도성 탐침 요건은 문제가 있다. 빈이나 사일로에 매달린 긴 전도성 케이블 프로브(20~50m 길이)는 사일로의 벌크 파우더 무게와 케이블에 가해지는 마찰로 인해 엄청난 기계적 장력을 받는다. 그러한 설치로 인해 케이블이 자주 파손될 수 있다.

광학 인터페이스

광학 센서는 퇴적물, 부유물이 있는 액체, 액체-액체 인터페이스의 점 수준 감지에 사용된다. 이 센서는 적외선 다이오드(LED)에서 방출되는 적외선 빛의 전송량 감소나 변화를 감지한다. 건설 자재와 장착 위치를 적절하게 선택하면 이러한 센서는 수성, 유기 및 부식성 액체와 함께 사용할 수 있다.

경제적인 적외선 기반 광학 인터페이스 포인트 레벨 센서의 일반적인 적용은 정착 연못의 슬러지/물 인터페이스를 감지하는 것이다. 펄스 변조 기법과 고출력 적외선 다이오드를 사용하면 주변 조명의 간섭을 제거하고 LED를 더 높은 이득으로 작동하며 프로브에 대한 빌드업 효과를 줄일 수 있다.

지속적인 광학 수준 감지를 위한 대체 접근법에는 레이저의 사용이 포함된다. 레이저 광선은 더 집중되어 먼지 또는 김이 나는 환경을 더 잘 관통할 수 있다. 레이저 빛은 대부분의 고체 액체 표면을 반사할 것이다. 비행 시간은 센서로부터 표면의 범위나 거리를 결정하기 위해 정밀한 타이밍 회로로 측정할 수 있다. 레이저의 경우 비용 및 유지보수에 대한 우려로 인해 산업용 애플리케이션에서 사용이 제한되어 있다. 광학 장치는 성능을 유지하기 위해 자주 청소해야 한다.

전자레인지

마이크로파 센서는 습기, 증기 및 먼지가 많은 환경뿐만 아니라 온도와 압력이 다양한 애플리케이션에서도 사용하기에 이상적이다. 전자레인지(RADAR이라고도 함)는 초음파와 같은 다른 기술에 문제를 일으킬 수 있는 온도 및 증기층을 관통할 것이다.[3] 전자파는 전자기 에너지여서 진공에서 유용한 에너지를 전달하기 위해 공기 분자를 필요로 하지 않는다. 전자파는 전자기 에너지로서 금속이나 전도성 물처럼 전도성이 높은 물체에 의해 반사된다. 또는 '낮은 유전체'나 플라스틱, 유리, 종이, 많은 가루와 음식물과 다른 고형물과 같은 절연 매체에 의해 여러 도에 흡수된다.

마이크로파 센서는 매우 다양한 기법으로 실행된다. 두 가지 기본적인 신호 처리 기법이 적용되며, 각각 다음과 같은 장점을 제공한다. 초음파 수준 센서 및 FMCW 기법을 채택한 도플러 시스템과 유사한 매질의 전자파 속도(매질의 유전체 상수의 제곱근으로 나눈 빛의 속도)로 나눈 비행 시간을 측정하는 펄스 또는 시간 도메인 반사측정법(TDR)이다. 초음파 레벨 센서와 마찬가지로 마이크로파 센서는 1GHz부터 60GHz까지 다양한 주파수에서 실행된다.[12] 일반적으로 주파수가 높을수록 정확하고 비용이 많이 든다. 마이크로파는 비접촉 기법이나 안내를 받는다. 첫 번째는 자유 공간(진공 포함)을 통해 전송되어 반사되는 마이크로파 신호를 모니터링하거나 일반적으로 유도파레이더 또는 유도초단파레이더로 알려진 "선상의 레이더" 기법으로 실행할 수 있는 것이다. 후자의 기법에서는 일반적으로 (비접촉 마이크로파 센서와 같이) 보이드를 통해 전달되는 전자기 에너지의 좋은 반사체가 아닌 분말 및 낮은 유전체 매체에서 성능이 향상된다. 이 기법은 센서 적용에 필요한 더 정확한 결과 또는 추가 정보를 얻기 위해 응용 프로그램별 도파관을 사용할 수 있다(예: 일부 센서는 도파관 또는 그 부품으로 탱크 부품이나 기타 장비를 사용할 수 있다).[13] 도파관이 전자 부품(일반적으로 고압 액체/가스 등에 의해 가혹한 조건, 방사선 또는 끓는 저수지의 경우)과 거리를 두는 경우 원격 도파관을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 유도 기법을 사용하면 이전에 언급한 캐패시턴스(RF) 기법에 문제를 일으키는 동일한 기계적 제약조건이 용기에 프로브를 장착하여 존재한다.

비접촉식 마이크로파 기반 레이더 센서는 마이크로파 빔이 통과할 수 있는 저전도성 '마이크로웨이브-투명'(비전도성) 유리/플라스틱 창이나 혈관 벽을 통해 볼 수 있으며, 내부(전자레인지에 플라스틱 그릇을 사용하는 것과 같은 방식으로) '마이크로웨이브 반사'(전도성) 액체를 측정할 수 있다. 또한 고온, 압력, 진공 또는 진동에도 크게 영향을 받지 않는다. 이러한 센서는 프로세스 재료와 물리적으로 접촉할 필요가 없기 때문에 송신기/수신기를 프로세스 위/위에서 안전한 거리로 장착할 수 있지만, 온도를 낮추기 위해 안테나 연장 몇 미터에서도 수평 또는 거리 변화에 반응할 수 있다. 예를 들어 용융 금속 프로의 측정에는 이상적이다.1200 °C 이상의 덕트 마이크로파 송신기는 또한 초음파의 동일한 주요 이점을 제공한다: 신호를 처리하고, 수많은 모니터링, 제어, 통신, 설정 및 진단 기능을 제공하며, 밀도, 점도 및 전기적 특성 변화와는 무관하다. 또한 고압 및 진공에서의 작동, 고온, 먼지, 온도 및 증기 층에서의 작동과 같은 초음파의 적용 한계도 해결한다. 유도파 레이더는 좁은 밀폐 공간에서 매우 성공적으로 측정할 수 있는데, 이는 유도 요소가 측정된 액체로 정확한 전달을 보장하기 때문이다. 스틸링 튜브 내부 또는 외부 브리지 또는 케이지와 같은 애플리케이션은 움직이는 부품이나 링크를 제거하고 밀도 변화나 축적의 영향을 받지 않기 때문에 플로트 또는 변위 장치에 대한 훌륭한 대안을 제공한다. 밀봉 준비 및 위험지역 승인에 주의를 기울여야 하지만 액화 가스(LNG, LPG, 암모니아)와 같은 매우 낮은 마이크로파 반사율 제품도 우수하다. 대량 고형분 및 분말에서 GWR은 레이더 또는 초음파 센서에 대한 훌륭한 대안을 제공하지만 제품 이동에 의해 케이블 마모 및 지붕 하중에 대한 약간의 주의가 필요하다.

레벨 모니터링을 위한 마이크로파 또는 레이더 기법의 주요 단점 중 하나는 그러한 센서와 복잡한 설정의 상대적으로 높은 가격이다. 그러나 지난 몇 년 동안 가격이 상당히 하락하여 더 긴 범위의 초음파 검사에 필적할 수 있었으며, 두 기법을 단순화하여 사용 편의성도 향상되었다.

액체의 연속 레벨 측정

자기 자극성

자기 자극 수준 센서는 플로트 내부에 밀봉된 영구 자석이 자기 자극 와이어가 밀봉된 스템을 위아래로 이동한다는 점에서 플로트형 센서와 유사하다. 저장용기와 운송용기에 들어 있는 다양한 액체의 고정밀도, 연속적인 레벨 측정에 이상적이며, 이러한 센서는 액체의 특정한 중력에 기초하여 적절한 플로트 선택을 요구한다. 자기 자극 레벨 센서의 플로트 및 스템 재료를 선택할 때는 자기 및 기계식 플로트 레벨 센서에 대해 설명한 것과 동일한 지침이 적용된다.

자기장 레벨 및 위치 장치는 자기장이 부유물의 자기장과 교차할 때 기계적인 비틀림이나 펄스가 발생할 때 이는 초음파 또는 레이더와 같이 맥박에서 복귀 펄스 레지스까지의 비행 시간에 의해 측정되는 소리의 속도로 다시 와이어 아래로 이동한다.시도하라. 비행 시간은 복귀 펄스를 감지하는 센서로부터의 거리에 해당한다.

자기 자극 기법으로 가능한 정확성 때문에 'Customody-transfer' 어플리케이션으로 인기가 높다. 그것은 상업적 거래를 수행하기 위한 가중치 및 조치 기관에 의해 허용될 수 있다. 그것은 또한 자주 자기 시야 게이지에도 적용된다. 이 변화에서 자석은 Gage 유리나 튜브 안쪽으로 이동하는 플로트에 설치된다. 자석은 Gage 외부에 장착된 센서에서 작동한다. 보일러 및 기타 고온 또는 고압 애플리케이션은 이러한 성능 품질을 활용

저항 체인

저항성 체인 레벨 센서는 플로트 내부에 밀봉된 영구 자석이 스위치와 저항기가 밀봉된 스템을 위아래로 움직인다는 점에서 자기 플로트 레벨 센서와 유사하다. 스위치가 닫히면 저항이 합산되어 액체의 레벨에 비례하는 전류 또는 전압 신호로 변환된다.

부유물과 줄기 물질의 선택은 화학적 호환성뿐만 아니라 부력에 영향을 미치는 특정 중력 및 기타 요소들의 측면에서 액체에 의존한다. 이 센서는 해양, 화학 처리, 의약품, 식품 처리, 폐기물 처리 및 기타 용도의 액체 수준 측정에 효과적이다. 두 개의 부유물을 적절히 선택하면 저항성 체인 레벨 센서를 사용하여 특정한 중력이 0.6 이상이지만 0.1 단위만큼 작은 차이를 보이는 두 개의 불활성 액체 사이의 인터페이스 존재 여부를 감시할 수 있다.

자기저항성

마그네토 저항 레벨 센서

자기저항 플로트 레벨 센서는 플로트 레벨 센서와 유사하지만 영구 자석 쌍은 플로트 암 피벗 내부에 씰링된다. 플로트가 위로 이동하면서 운동과 위치가 자기장의 각도 위치로 전달된다. 이 검출 시스템은 동작 0.02°까지 정밀도가 높다. 필드 컴퍼스 위치는 플로트 위치의 물리적 위치를 제공한다. 부유물과 줄기 물질의 선택은 화학적 호환성 측면뿐만 아니라 부유물의 부력에 영향을 미치는 특정 중력 및 기타 요소들의 측면에서 액체에 의존한다. 전자 모니터링 시스템은 액과 접촉하지 않으며 내인 안전 또는 폭발 방지 장치로 간주된다. 이 센서는 해양, 자동차, 항공, 화학 처리, 의약품, 식품 처리, 폐기물 처리 및 기타 용도의 액체 수준 측정에 효과적이다.

마이크로프로세서의 존재와 낮은 전력 소비량 때문에, 다른 컴퓨팅 장치들로부터의 직렬 통신 기능도 있어, 센서 신호의 보정 및 필터링을 조정하는데 좋은 기술이다.

정수압

참고 항목: 깊이 게이지

정수압 수준 센서는 깊은 탱크나 저수지의 물의 부식성 액체 수준을 측정하기에 적합한 잠수식 또는 외부에 탑재된 압력 센서다. 일반적으로 유체 수준은 유체 격납건물(탱크 또는 저장장치) 하단의 압력에 의해 결정되며, 유체의 밀도/특정 중력에 따라 조정된 하단의 압력은 유체의 깊이를 나타낸다.[3] 이러한 센서의 경우 적절한 성능을 보장하기 위해 화학적으로 호환되는 재료를 사용하는 것이 중요하다. 센서는 10mbar에서 1000bar까지 상업적으로 구입할 수 있다.

이러한 센서는 깊이와 함께 증가하는 압력을 감지하고 액체의 특정 중력이 다르기 때문에 각 용도에 맞게 센서를 적절히 보정해야 한다. 또한 온도 변화가 크면 압력이 수평으로 변환될 때 설명되어야 하는 특정 중력의 변화가 발생한다. 이러한 센서는 다이어프램에 오염이나 축적이 없도록 설계되어 적절한 작동과 정확한 정수압 수준 측정을 보장할 수 있다.

센서를 탱크나 파이프의 바닥에 장착할 수 없는 야외 응용 프로그램에 사용하기 위해, 레벨 프로브인 정수압 레벨 센서의 특수 버전을 케이블에서 탱크로 측정되는 하단 지점까지 매달 수 있다.[3] 센서는 반드시 전자장치를 액체 환경에서 밀봉하도록 특별히 설계되어야 한다. 머리 압력이 작은 탱크(100 INWC 미만)에서는 센서 게이지의 뒷면을 대기압으로 배출하는 것이 매우 중요하다. 그렇지 않으면 정상적인 기압 변화로 센서 출력 신호에 큰 오류가 발생한다. 또한 대부분의 센서는 유체의 온도 변화에 대한 보상이 필요하다.

에어 버블러

공기 버블러 시스템은 액체 수준 표면 아래의 구멍이 있는 튜브를 사용한다. 일정한 공기의 흐름이 관을 통과한다. 튜브의 압력은 튜브의 출구 위에 있는 액체의 깊이(및 밀도)에 비례한다.[3]

공기 부블러 시스템에는 움직이는 부품이 없어 하수, 배수수, 오수 슬러지, 야간 토양, 부유 고형물이 다량 함유된 물의 수위 측정에 적합하다. 액체와 접촉하는 센서의 유일한 부분은 레벨이 측정되는 물질과 화학적으로 호환되는 버블 튜브뿐이다. 측정 지점은 전기 구성요소가 없으므로, 이 기법은 분류된 "위험 영역"에 적합한 선택이다. 시스템의 제어 부분은 공압 배관이 안전 영역으로부터 위험을 격리하여 안전하게 멀리 위치시킬 수 있다.

공기 버블러 시스템은 대기압에서 열린 탱크를 위한 좋은 선택이며, 고압 공기가 바이패스 밸브를 통해 전달되어 거품 튜브를 막힐 수 있는 고형물을 제거하도록 구축될 수 있다. 그 기술은 본질적으로 "자체 청소"이다. 초음파, 플로트 또는 마이크로파 기법이 신뢰할 수 없는 것으로 판명된 액체 수준 측정 어플리케이션에 적극 권장된다. 시스템은 측정 중에 지속적으로 공기를 공급해야 한다. 슬러지가 튜브에 막히지 않도록 튜브 끝단이 특정 높이 이상이어야 한다.

감마선

핵 수준 게이지 또는 감마선 게이지는 프로세스 혈관을 통과하는 감마선의 감쇠로 수준을 측정한다.[14] 이 기법은 제강 공정의 연속적인 주조 공정에서 녹은 강철의 수준을 조절하기 위해 사용된다. 수냉 금형은 한쪽에는 코발트-60 또는 세슘-137과 같은 방사선원을 배치하고 다른 한쪽에는 섬광 계수기와 같은 민감한 검출기를 배치한다. 몰드에서 용융된 강철 수준이 상승함에 따라 감마선 검출량이 감소한다. 이 기법은 용해된 금속의 열이 접촉 기법을 비실용적으로 만드는 비접촉 측정을 허용한다.

참고 항목

참조

  1. ^ EngineersGarage (18 September 2012). "Level Sensors". www.engineersgarage.com. Retrieved 2018-09-16.
  2. ^ Sapcon Instruments. "Fly Ash Level Detection". Retrieved 2016-09-22.
  3. ^ a b c d e f g h i 탱크 센서 & 프로브, 전자 센서, Inc., 2018년 8월 8일 회수
  4. ^ a b 2018년 12월 1일, 센서스 매거진, Henry Hopper, "유체 수준과 작동 방식을 측정하는 12가지 방법"이 2018년 8월 29일 출간되었다.
  5. ^ Deeter. "Float Level Sensors". Retrieved 2009-05-05.
  6. ^ G. J. Roy (22 October 2013). Notes on Instrumentation and Control. Elsevier. pp. 23–. ISBN 978-1-4831-0491-1.
  7. ^ "Apparatus for determining liquid levels". google.com.
  8. ^ Chemical Age. Morgan-Grampian. 1934.
  9. ^ "MotorBoating". Motor Boating: 2–. January 1927. ISSN 1531-2623.
  10. ^ "Capacitive Level Sensor". Level Sensor Solutions. elobau.
  11. ^ Zivenko, Oleksiy (2019). "LPG Accounting Specificity During ITS Storage and Transportation". Measuring Equipment and Metrology. 80 (3): 21–27. doi:10.23939/istcmtm2019.03.021. ISSN 0368-6418. S2CID 211776025.
  12. ^ "Wireless Level Radar - SenZ2 B.V." www.senz2.com.
  13. ^ Zhukov, Yuriy D.; Zivenko, Oleksii V.; Gudyma, Yevgen A.; Raieva; Anna N.; Raieva (2019). "Correction technique for guided wave radar lpg level measurement sensors" (PDF). Shipbuilding & Marine Infrastructure. 2 (12): 27–34. doi:10.15589/smi2019.2(12).3. S2CID 213556435. {{cite journal}}: 실종 author6= (도움말)
  14. ^ Falahati, M. (2018). "Design, modelling and construction of a continuous nuclear gauge for measuring the fluid levels". Journal of Instrumentation. 13 (2): P02028. Bibcode:2018JInst..13P2028F. doi:10.1088/1748-0221/13/02/P02028.