Pomiar poziomy cieczy

Wiedza na temat stanu poziomu cieczy w zbiorniku jest często konieczna do właściwego funkcjonowania przedsiębiorstwa we wszystkich gałęziach przemysłu, w których zbiorniki pełnią funkcję magazynującą. Czujniki Huba Control swoje działanie opierają na pomiarze ciśnienia i różnicy ciśnień. Znajdują one zastosowanie między innymi w petrochemii, stacjach uzdatniania wody czy w przemyśle spożywczym.

Budowa

Czujniki poziomu zbudowane są z ceramicznej celki pomiarowej odpowiedzialnej za pomiar ciśnienia względnego i absolutnego (skalibrowana w odpowiednim zakresie pomiarowym). Celka na wyjściu podaje wzmocniony sygnał elektryczny. Element pomiarowy oraz elektronika zawarte są w obudowie ze stali nierdzewnej. Membrana czujnika wyposażona jest w specjalną pokrywę zabezpieczającą, której zadaniem jest zabezpieczenie membrany przed uszkodzeniami oraz zakłóceniami zewnętrznymi. Podczas pomiaru wykorzystującego ciśnienie względne dołączany jest przewód doprowadzający ciśnienie atmosferyczne. Zakłócenia wynikające z szerokiego temperaturowego zakresu pracy urządzenia są kompensowane wewnątrz sondy.

Zasada działania

Na ceramiczny czujnik wywierane jest przez medium ciśnienie. Przekazywane jest ono w formie odkształcenia na piezorezystancyjny mostek pomiarowy. Zastosowanie kompensacji pozwala na szeroki zakres temperaturowy. Element pomiarowy przesyła impuls do układu scalonego, który przetwarza go na sygnał napięciowy bądź prądowy. Ciśnienie hydrostatyczne jest wprost proporcjonalne od zanurzenia, co po porównaniu z ciśnieniem atmosferycznym daje właściwe ciśnienie wywierane na membranie przez ciecz mierzoną.

Montaż

W większości przypadków czujnik montowany jest w pozycji wertykalnej, zwisając na przewodzie. Gdy medium w trakcie pomiaru się przemieszcza, pozycja czujnika musi być ustalona w celu zapobiegania błędom za pomocą cylindrycznej rurki bądź ciężarka umieszczonego na sondzie. Inną możliwością jest montaż czujnika na podłożu. W tej sytuacji zastosowanie ciężarka może być wykorzystane do uzyskania lepszej stabilizacji.

Obliczanie poziomu

Do obliczeń głębokości zanurzenia czujnika h służą odpowiednie wzory zarówno dla pomiaru przy wykorzystaniu czujników ciśnienia absolutnego jak i względnego. W przypadku wersji, mierzącej ciśnienie absolutne, wymagana jest znajomość ciśnienia otoczenia (odniesienia) do wykonania prawidłowych obliczeń.

Pomiar głębokości zanurzenia czujnika ciśnienia względnego

h = Δp/(ρ*g) 

Pomiar głębokości zanurzenia czujnika ciśnienia absolutnego

h = (Ps – Pbar)/(ρ*g) 

gdzie h to głębokość zanurzenia czujnika (poziom cieczy), Δp to różnica ciśnienia zmierzona przez czujnik ciśnienia względnego, g to przyspieszenie ziemskie, ρ to gęstość medium, Ps to ciśnienie zmierzone przez czujnik ciśnienia absolutnego natomiast Pbar określa ciśnienie atmosferyczne nad powierzchnią swobodną mierzonej substancji.