Датчики и преобразователи уровня

Выбор оптимального прибора для измерения уровня ‒ задача непростая. Ассортимент данного оборудования достаточно обширен, технологические процессы, требующие данного измерения, ‒ различны и многогранны, а методы и принципы действия таких приборов разнообразны, и купить необходимый уровнемер, который был бы универсален для всех поставленных задач сразу, практически нереально.

Например, важно понимать, какие именно показатели и вид измерения необходимы, как, в каком объеме, каким образом и с какой целью эти данные планируется получать (нужен только сигнал об определенном значении или же ‒ ряд непрерывных данных об уровне), какая конечная погрешность будет оптимальна, какой диапазон измерения необходим и т.п.
Различают уровнемеры узкого (для автоматического регулирования) диапазона измерения (пределы: от 0 (± 100 или ± 450 мм)) и широкого диапазона (с целью товароучетных операций) с пределами от 0.5 до 20 м.

Главная задача измерения уровня ‒ измерение линейного расстояния между начальной точкой (как правило, это дно резервуара) и поверхностью рабочей среды (жидкой или сыпучей) либо же между границами, разделяющими две жидкости. Так волноводные уровнемеры и датчики перепада давления применяются как раз с целью измерений подобной «границы раздела».

Помимо простейших визуальных средств такого измерения по методам физического принципа действия, зависящего от измеряемой среды (жидкости или сыпучей субстанции) различают:

• Буйковые, в которых в жидкости находится буёк, перемещающийся от силы Архимеда (гидростатического давления). Распространены в открытых резервуарах большого объема, закрытых ‒ при низком давлении и в измерениях уровня границы раздела двух жидкостей. Поплавковые уровнемеры работоспособны в агрессивных средах при высоких (до 32 МПа) давлениях при температурах от –200 до +600 °С. Однако их использование затруднено в жидкостях с большой долей адгезии, вязкости и при больших диапазонах измерений.
• Гидростатические или другими словами дифманометрические. Измерение гидростатического давления незагрязненной неагрессивной жидкости (находящейся под атмосферным давлением) происходит напоромером или манометром. Недостаток ‒ появление погрешности в случае изменения показателя плотности жидкости. Применяются как правило в измерениях уровней в резервуарах с избыточным давлением.
• Пьезометрические, у которых чувствительный элемент через воздух реагирует на гидростатическое давление и не контактирует непосредственно с измеряемой средой, но в результате изменения плотности измеряемой среды также возможно возникновение существенной погрешности.
• Волноводные, измеряющие с помощью различия диэлектрических констант двух жидких субстанций местонахождение границы раздела этих жидкостей. Применяются для таких комбинаций, как нефть или растворители, обладающие низкой диэлектрической постоянной, например, органические (терпентин, толуол, ксилол, бензол и циклогексан), ‒ поверх воды или кислоты.
• Емкостные, измеряющие погружением электродов датчика в жидкую среду разницу диэлектрических показателей проницаемости её и воздуха.
• Акустические — уровнемеры с принципом действия акустических колебаний. Измеряют и время интенсивность их поглощения и распространения.
• Ультразвуковые с принципом работы, основанном на высокочастотных звуковых колебаниях.
• Радиоактивные и радиоизотопные.
• Радарные или радиоволновые.
• Электрические.