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6種類の流体レベル計測と監視方法

流体レベルの正確かつ精密な測定と監視には、対象の媒体と容器の正しい方法を選択する必要があります。一般に、流体レベルの測定と監視には6つの方法があり、それぞれに長所と短所があります。
  • 連続フロート式レベルトランスミッタ
  • 差圧トランスミッタ
  • ロードセル
  • レーダーレベル計
  • RF静電容量式レベルセンサ
  • 超音波レベルトランスミッタ




連続フロート式レベルトランスミッタ

Float Level Transmitter
フロート式レベルトランスミッタ
これらのレベルモニタは、ロッドからの流体中またはその上に浮遊しているフロートを使用して動作します。ディップスティックのようなもので、ロッドの上の振動をセンサに送ります。

主に2つのタイプがあります。磁歪式では、フロートに磁石が取り付けられています。この磁石は、センサからロッドを下って送られた電気パルスを乱します。そのリターン振動(ひずみパルス)の時間が計測され、フロートのレベルを計ります。

抵抗式レベルセンサは、同じロッドと磁気フロートを使用します。しかし、抵抗式ではロッドには抵抗付のリードスイッチが含まれています。フロートが上昇および下降すると、これらのスイッチは回路の抵抗を閉じて変化させます。抵抗値はセンサへのフロートの位置を示します。
2つの異なる流体のレベルを測定するために、第2のフロートおよびセンサのセットを設置します。 たとえば、地下貯蔵タンクの水漏れをチェックする場合は、2つのセンサを使用して、1つの流体(油)が第2の流体(水)に浮いているかどうかを判断することができます。

これらの測定値はとても正確です。フロート測定の1つの利点は、泡状媒体の精度です。超音波のような非接触技術は、これらの条件下で誤った測定値を与える可能性があります。

しかしながら、接触が必要なこれらの測定は、欠点もあります。媒体に接触させたくない場合や、ロッドまたはフロートの材料が媒体と互換性がない場合などです。また、温度および浮力の問題は、精度を変える可能性があります。最後に、とても小さな容器におけるフロートおよびロッドの変位は、不正確な結果をもたらす可能性があります。

連続フロート式レベルトランスミッタは、一般的なアプリケーションに適しており、計測結果も正確です。

差圧トランスミッタ

Differential Pressure
差圧トランスミッタ
多くの用途で広く使用されていますが、低圧ポートと高圧ポートとの間の上部圧力の差異を測定することによって流体レベルを計るために差圧トランスミッタを使用することが出来ます。

圧力の差は、流体レベルを示すように較正された出力信号になります。

ロードセル

Miniature Metric Load Cell
ミニチュアメトリックロードセル
ロードセルは、重量、機械的な力または荷重を測定し、推定されるデータを流体レベルに中継する出力信号を生成する変換技術です。

この製品範囲は幅広く、非常に安価な製品からカスタム設計まで、容易に入手可能なものから複雑なものまであります。あなたのアプリケーションでの妥当性とコスト効率で決定します。

流体の監視は、複雑ではありませんが、力の計測は一方向、静的および反復的です。

温度変動と接触技術の問題が適用されます。

レーダーレベル計

Guided Wave Radar Level Transmitter
誘導波レーダー
レベルトランスミッタ
レーダーは、流体表面から電磁パルスを跳ね返し、パルスがセンサに戻るのに必要な時間を測定する非接触方式です。

パルスが速く戻るほど、流体のレベルが高いです。

非接触測定は、媒体特性がそれほど制限されないという利点を有します。レーダーは金属製の容器には最適です。容器は特定の媒体がこの技術を使用することを制限することがあります。

たとえば、腐食性の高い媒体は鋼製の容器に保管することが出来ません。この理由から、レーダーが最良の選択ではない場合もあります。

レーダーセンシング技術は、ある程度の設置時間を必要とします。ソフトウェアをインストールして、機器を校正する必要があります

校正をすることにより、容器内の誤ったエコーが除去されます。

これらの制限やキャリブレーションは、レーダーの可搬性に関する別の問題を暗示しています。アプリケーションで多くのタンクやフローティングレベルよりも密度の高い液体を測定する必要がある場合は、レーダーが最適ではない場合もあります。

レーダーセンサは、プロセス材料が可燃性である場合や汚れている場合、および蒸気空間の組成または温度が変化する場合に使用できます。例えば、酵母がより多くのCO2を放出して頭部または発泡体層を形成するように働くにつれて、容器内の空気の特性が変化するビール工場のアプリケーションでは、他のタイプのセンサは動作しません。



RF静電容量式レベルセンサ

RF技術は、容器内のキャパシタの電気的特性を用いて、表面領域の輪郭をマッピングします。

 この技術は、異なる密度の顆粒、スラリー、さらには流体のレベルを決定する際に使用することができます。

この装置は、連続フロートレベルプローブと同様です。しかし磁石を取り付けるのではなく、容器の壁が第2の導体として働きます。この方法は、2つの導体によって共有される測定領域、つまり容器の内側を定義します。量は最終的にプローブに沿ったこれらの領域の合計として定義されます。

この技術は、電気容量に基づいており、すなわち、導体が電荷を蓄える能力は、2つの導体の間に存在する。この容量は、媒体、非導電性流体または測定される材料によっても影響を受けます。

空気は、プローブおよび容器の壁の静電容量に最小限の影響しか及ぼしません。異なる流体および材料は、比較的高い絶縁特性を有します。

プローブは、空気と比較して絶縁特性が向上したことを測定するので、そのレベルで流体または物質に信号を送ります。それはまた、絶縁特性の相対量を示し、これは表面における不均一な分布を示す場合があります。

この技術を使用することの1つの欠点は、プローブ上の流体の付着や蓄積である。適切なメンテナンスや清掃をしないと、誤ったレベルの測定値が発生することがあります。

正しいプローブと容器の設定は、アプリケーションにとって重要です。あなたのアプリケーションに適したカスタムデザインが利用可能です。

超音波レベルセンサ及びトランスミッタ

Ultrasonic Distance and Level Sensor
超音波レベルセンサ
レーダーと同様に、超音波センサは媒体特性と容器構造に敏感ではありません。超音波レベル計は、1箇所の読み取りを行うことができる流体レベル測定のためのオートフォーカス技術です。

超音波レベルセンサは非接触技術であるため、酸、印刷薬品、排水さえも簡単に測定できます。

データ収集のためのより洗練されたプロセス設計なしでは、スラリーおよび泡沫流体は、この技術の精度を低下させる可能性があります。

関連情報
Flow & Level