سنسور سطح (Level Sensors)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور سطح (Level Sensors) :
سنسور سطح برای اندازه گیری سطح مایعات، مواد جامد دانه ای (پودر، گرانول) یا دو فاز (مایع-گاز) در مخازن، سیلوها و ظروف استفاده می شود. اندازه گیری سطح یکی از رایج ترین نیازها در صنایع فرآیندی (شیمیایی، نفت و گاز، غذایی، دارویی) و همچنین در لوازم خانگی (ماشین لباسشویی) است. سنسورهای سطح به دو دسته کلی پیوسته (Continuous) و نقطه ای (Point level) تقسیم می شوند.
سنسورهای سطح پیوسته مقدار دقیق سطح را در یک محدوده اندازه گیری می کنند. انواع رایج:
اولتراسونیک: ارسال پالس صوتی و اندازه گیری زمان بازگشت. مناسب برای مایعات و جامدات، غیرتماسی، اما تحت تأثیر بخار، کف و دما.
راداری (مایکروویو): مشابه اولتراسونیک، اما با امواج الکترومغناطیسی (رادار). دقیق تر و کمتر تحت تأثیر شرایط محیطی (دما، فشار، بخار). گران تر. دو نوع پالسی (Pulsed) و FMCW.
خازنی: با قرار دادن یک الکترود درون مخزن، ظرفیت خازن بین الکترود و دیواره مخزن (یا الکترود مرجع) با تغییر سطح ماده تغییر می کند. مناسب برای مایعات و جامدات، اما تحت تأثیر ثابت دی الکتریک ماده و چسبندگی.
هیدرواستاتیک: با اندازه گیری فشار هیدرواستاتیک در کف مخزن و دانستن چگالی مایع، سطح محاسبه می شود (
\[ P = \rho g h \]). ساده و ارزان، اما چگالی باید ثابت باشد و برای جامدات مناسب نیست.
شناور (Float) با پتانسیومتر: حرکت شناور به یک پتانسیومتر متصل است و سطح به صورت مقاومتی خوانده می شود.
نوری: با بازتاب یا شکست نور در مرز دو فاز.
سنسورهای سطح نقطه ای (سوئیچ سطح) در یک نقطه مشخص (مثلا حد بالا یا پایین) فعال می شوند. انواع: شناور (با کلید نی یا میکروسوئیچ)، ارتعاشی (تuning fork که با پوشانده شدن توسط ماده فرکانس آن تغییر می کند)، خازنی، نوری، و هدایتی (برای مایعات رسانا).
\[ P = \rho g h \quad , \quad t_{TOF} = \frac{2h}{v} \]انتخاب سنسور سطح به عوامل متعددی بستگی دارد: نوع ماده (مایع، جامد، چسبنده)، محدوده دما و فشار، وجود بخار یا کف، دقت مورد نیاز، و هزینه.
