ĐO MỨC VÀ LƯU LƯỢNG docx

CHƯƠNG VI: ĐO MỨC VÀ LƯU LƯỢNG -Mức được định nghĩa là chiều cao của một chất lỏng hay một vật liệu nào đó trong 1 thùng chứa, bồn chứa… Thông thường, vị trí của bề mặt được đo tương đối

CHƯƠNG VI: ĐO MỨC VÀ LƯU LƯỢNG

-Mức được định nghĩa là chiều cao của một chất lỏng hay một vật liệu nào đó trong 1 thùng chứa, bồn chứa… Thông thường, vị trí của bề mặt được đo tương đối với một mặt bằng chuẩn, thường là đáy của thùng chứa Nếu bề mặt của vật liệu không phẳng (vd như bọt, do dao động, sóng…), mức thường được lấy là chiều cao trung bình của phần không phẳng ở trên

- Có thể phân biệt 2 loại đo mức: (1) đo mức liên tục (chỉ định mức: level indication LI), (2) đo mức thay đổi đột ngột (level switches LS) Mọi hệ

thống liên tục đều có thể được đo bởi các công tắc có thể lập trình Nhiều

thiết bị mức được gắn trên đỉnh của thùng và đo khoảng cách d giữa vị trí

của chúng và bề mặt của vật liệu, từ đó tính ra chiều cao của vật liệu trong thùng

1 Đo lường sử dụng hiệu ứng tỷ trọng

Bộ đo khoảng cách:

Bộ đo khoảng cách đo độ nổi của một vật rắn được chìm một phần trong chất

lỏng Thực hiện đo sự thay đổi theo khối lượng Mặt cắt ngang A của thiết bị

đo giả sử không đổi trên chiều dài b của nó

Tỷ trọng của vật đo phải cao hơn tỷ trọng của chất lỏng, phạm vi thực hiện

đo bị giới hạn

- Với một dạng khác, sử dụng servo-gage di chuyển bộ đo lên và xuống để phát hiện tác động giữa không khí và chất lỏng hoặc giữa 2 chất lỏng khác

nhau, nhằm đo sự thay đổi về độ nổi của vật

2 Đo sử dụng phương pháp thời gian truyền

Là một phương pháp đo mức gián tiếp bằng cách đo thời gian truyền của sóng qua không khí trên bề mặt chất lỏng hoặc chất rắn Phương pháp này thực ra là đo khoảng cách, từ đó tính ra mức Phương pháp này được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống đo lường công nghiệp mà không được can thiệp vào hệ thống cần đo

Nguyên lý cơ bản:

Mặc dù có nhiều kiểu sóng vật lý khác nhau (sóng âm thanh hay sóng điện từ) được sử dụng, nhưng về cơ bản, các phương pháp này có

nguyên lý giống nhau: một tín hiệu đã điều chế được phát về phía mặt của vật liệu cần đo, bị phản xạ ở bề mặt của nó và được thu bởi cảm biến (bộ chuyển đổi siêu âm-áp điện, anten radar…) Thời gian truyền của tín hiệu:

v là vận tốc truyền sóng

* Sóng siêu âm:

Sóng siêu âm là sóng âm thanh dọc có tần số trên 20Khz Sóng âm thanh truyền với vận tốc 340m/s trong không khí Nhưng giá trị này cao phụ thuộc vào nhiệt độ và hỗn hợp của không khí, áp suất của khí… Trong chân không, sóng âm thanh không thể truyền đi Trong thực tế, tỷ lệ phản xạ gần 100% ở bề mặt của vật liệu cần đo

Một kiểu khác là truyền sóng trong chất lỏng bởi một cảm biến được gắn ở đáy của thùng Vận tốc của âm thanh trong chất lỏng phải biết trước, xem xét sự phụ thuộc vào nhiệt độ và kiểu của chất lỏng Phương pháp này tương tự như một bộ tạo echo dùng trên các tàu biển để đo độ sâu của nước

* Sóng vi ba:

Sóng vi ba được hiểu là sóng điện từ có tần số trên 2GHz và bước sóng nhỏ hơn 15cm Với các mục đích kỹ thuật, tần số sóng vi ba có thể lên đến 120GHz Trong thực tế, phạm vi tần số có thể lên đến 10GHz

Sóng vi ba được sử dụng trong đo mức tương tự các hệ thống dựa vào nguyên lý của RADAR RADAR thường sử dụng các sóng có bước sóng cực ngắn để phát hiện khoảng cách của đối tượng, xác định vị trí và sự di chuyển của chúng Đối với các hệ thống đo mức, thường sử dụng các góc bức xạ nhỏ nhằm tránh các phản xạ giao thoa gây ra do thành của thùng

chứa Dựa vào phương trình của RADAR:

Một phương pháp khác là sử dụng sóng điện từ truyền trên dây cáp Tại vị trí mà hằng số điện môi của bề mặt môi trường thay đổi, một phần sóng bị phản xạ Phương pháp này cũng có thể sử dụng để xác định mặt ranh giới Phương pháp này gọi là phản xạ kế miền thời gian (TDR Time Domain

Reflectometry)

* Laser/Aùnh sáng:

Diode Laser và các diode phát quang tạo ra sóng điện từ có bước sóng cực ngắn Có thể sử dụng để đo mức, tương tự như sóng viba

Các hệ thống laser rất chính xác, có thể đạt đến độ chính xác <1mm Vì các chùm tia laser rất hẹp, các hệ thống đo mức có thể lắp đặt mà không bị ảnh hưởng của bên trong thùng Một số bất lôi khi sử dụng laser trong đo mức là: (1) có thể gây sai nếu bị dơ bẩn, khói… (2) nó nhạy với dơ bẩn trên các cảm biến quang và (3) thiết bị rất đắt tiền