سنسور سطح دیاپازونی (Tuning Fork Level Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور سطح دیاپازونی (Tuning Fork Level Sensor) :
سنسور سطح دیاپازونی (یا ارتعاشی) یک سنسور سطح نقطه ای بسیار پرکاربرد برای تشخیص حد بالا و پایین مایعات و جامدات دانه ای است. این سنسور از یک جفت تیغه (دو شاخه) که شبیه به یک چنگال کوک (diapason) هستند، ساخته شده است. یک کریستال پیزوالکتریک این تیغه ها را در فرکانس تشدید طبیعی خود (معمولا چند صد هرتز) به ارتعاش درمی آورد. یک کریستال پیزوالکتریک دیگر ارتعاشات را حس کرده و سیگنال بازخوردی به مدار نوسان ساز می دهد تا نوسان در فرکانس تشدید پایدار بماند.
هنگامی که تیغه ها توسط ماده (مایع یا جامد) پوشانده می شوند، فرکانس تشدید سیستم تغییر می کند (معمولا کاهش می یابد) و دامنه ارتعاشات به شدت کاهش می یابد (یا نوسان متوقف می شود). مدار الکترونیکی این تغییر را تشخیص داده و خروجی سوئیچ را تغییر می دهد. این نوع سنسورها برای تشخیص حضور هر نوع ماده ای که بتواند تیغه ها را مستهلک کند یا فرکانس آنها را تغییر دهد، مناسب هستند.
مزایا:
غیرحساس به خواص الکتریکی ماده (رسانایی، ثابت دی الکتریک).
برای طیف وسیعی از مایعات (حتی چسبناک) و جامدات دانه ای (پودر، گرانول) مناسب است.
قابلیت تشخیص مواد با چگالی بسیار پایین (تا ۰.۰۰۵ g/cm³).
تحت تأثیر جریان، تلاطم، حباب یا کف قرار نمی گیرد.
بدون قطعات متحرک (به جز ارتعاش) و نیاز به کالیبراسیون ندارد.
معایب:
برای مواد بسیار چسبناک یا فیبری ممکن است تیغه ها گیر کنند.
برخی مدل ها برای عملکرد صحیح نیاز به حداقل چگالی دارند.
ارتعاش ممکن است در برخی مواد دانه ریز باعث تراکم یا تغییر در ماده شود.
\[ f_{fluid} = \frac{f_0}{\sqrt{1 + \frac{\rho_f V_f}{m_0}}} \quad \text{(کاهش فرکانس با افزایش جرم بارگذاری شده)} \]که
\[ f_0 \]فرکانس در هوا،
\[ \rho_f \]چگالی سیال،
\[ V_f \]حجم جابجا شده، و
\[ m_0 \]جرم موثر تیغه ها است.
کاربردها: جلوگیری از سرریز مخازن مایعات، حفاظت از پمپ ها در برابر خشک کار کردن، تشخیص حد بالا/پایین در سیلوهای مواد پودری (پلاستیک، سیمان، آرد)، صنایع غذایی (غلات، شکر)، و صنایع شیمیایی.
