Cảm biến mức siêu âm được sử dụng rộng rãi trong giếng nước, bể chứa, sông và tàu công nghiệp để đo mức chất lỏng không cần-tiếp xúc, không cần bảo trì-. Tuy nhiên, một hạn chế mà mọi kỹ sư và người dùng cuối nên hiểu trước khi triển khai là vùng mù - vùng gần mặt cảm biến nơi không thể đo được.
Vùng mù là gì?
Vùng mù (còn gọi là khoảng cách trống hoặc vùng chết gần{0}}trường) là khoảng cách tối thiểu bên dưới mặt của mộtcảm biến siêu âmtrong đó cảm biến không thể phát hiện bề mặt mục tiêu một cách đáng tin cậy.
Khi cảm biến siêu âm phát ra một xung, đầu dò sẽ rung mạnh trong khoảng thời gian ngắn -, thường là vài trăm micro giây. Trong thời gian này, đầu dò không thể hoạt động đồng thời như một máy thu. Bất kỳ tiếng vang nào quay trở lại cảm biến trong khi nó vẫn đang "đổ chuông" sẽ bị xung truyền đi che đi và không bị phát hiện.
Nói một cách đơn giản: nếu bề mặt chất lỏng dâng lên vùng mù, cảm biến sẽ mất khả năng đo -, nó có thể gây ra lỗi, đóng băng ở lần đọc cuối cùng hoặc báo cáo mức tối đa sai.
Vùng mù ảnh hưởng như thế nào đến việc đo mức chất lỏng
1. Mất phép đo ở mức lấp đầy cao
Đây là hệ quả thực tế phổ biến nhất. Khi mức chất lỏng trong bể hoặc giếng dâng lên về phía cảm biến, sẽ đến lúc bề mặt chất lỏng đi vào vùng mù. Tại thời điểm đó, cảm biến không thể phát hiện tiếng vang nữa và phép đo trở nên không hợp lệ. Trong bể chứa, điều này có nghĩa là hệ thống sẽ mất khả năng hiển thị chính xác khi bể chứa gần đầy - thời điểm quan trọng để ngăn chặn tràn.
2. Kết quả đọc sai hoặc kết quả đầu ra có lỗi
Khi một bề mặt nằm trong vùng mù, các cảm biến khác nhau sẽ hoạt động khác nhau. Một số xuất ra giá trị đọc hợp lệ cuối cùng, một số khác xuất ra giá trị mặc định tối đa hoặc tối thiểu và một số khác gắn cờ lỗi phần cứng. Nếu không hiểu vùng mù, người vận hành có thể nhầm những đầu ra này với dữ liệu ở mức thực và đưa ra quyết định không chính xác.
3. Giảm phạm vi đo có thể sử dụng
Tổng phạm vi cảm biến của cảm biến siêu âm thường được chỉ định từ mặt cảm biến đến khoảng cách phát hiện tối đa của nó. Tuy nhiên, phạm vi hiệu quả hoặc có thể sử dụng chỉ bắt đầu ở cuối vùng mù. Một cảm biến có phạm vi 5 m và vùng mù 0,3 m chỉ mang lại kết quả đo thực tế là 4,7 m. Trong các tàu nông hoặc giếng có độ sâu hạn chế, mức giảm này có thể đáng kể.
4. Tác động trong điều kiện cấp độ thay đổi nhanh-
Trong các ứng dụng mà mức chất lỏng tăng nhanh - chẳng hạn như khi có mưa lớn trong hệ thống thoát nước hoặc đổ đầy nhanh bể xử lý -, bề mặt có thể đi qua vùng mù trước khi cảnh báo có thể được kích hoạt. Các hệ thống dựa vào cảnh báo cấp cao-phải giải quyết vấn đề này bằng cách đặt ngưỡng cảnh báo thấp hơn nhiều so với ranh giới vùng mù.
Cách tránh hoặc giảm thiểu các vấn đề về vùng mù
1. Chọn cảm biến có vùng mù ngắn hơn
Giải pháp trực tiếp nhất là chọn một cảm biến được thiết kế với vùng mù nhỏ. Đối với các bình rất nông hoặc các ứng dụng mà chất lỏng thường xuyên tiếp cận cảm biến, hãy xem xét các cảm biến có vùng mù dưới 0,1 m hoặc khám phá các giải pháp thay thế không có vùng mù.
2. Gắn cảm biến ở độ cao phù hợp
Trong quá trình lắp đặt, cảm biến phải được đặt sao cho mức chất lỏng tối đa dự kiến.
3. Sử dụng giếng tĩnh điện hoặc ống dẫn hướng trong điều kiện hỗn loạn
Trong các kênh, sông hoặc bể chứa khí hở, sự nhiễu loạn bề mặt có thể tạo ra tiếng vang rải rác và khuếch đại vùng mù hiệu quả. Việc lắp đặt cảm biến trên giếng tĩnh điện - một ống thẳng đứng làm giảm sóng bề mặt - sẽ cải thiện chất lượng tiếng vang và đưa phạm vi đo có thể sử dụng đến gần bề mặt cảm biến hơn.
4. Xem xét hướng cảm biến và góc chùm tia
Chùm tia siêu âm do cảm biến phát ra không phải là tia hẹp hoàn toàn - nó trải ra theo hình nón. Trong bể hoặc giếng hẹp, chùm tia có thể phản xạ khỏi thành trong hơn là bề mặt chất lỏng, đặc biệt là ở gần đáy. Đảm bảo rằng góc chùm tia phù hợp với đường kính bình chứa và cảm biến được lắp theo chiều dọc và ở giữa, giúp giảm phản xạ giả và mở rộng phạm vi đo hiệu quả.
Vùng mù là đặc tính vật lý cố hữu của công nghệ cảm biến siêu âm, không phải là khiếm khuyết. Hiểu được nó cho phép các kỹ sư và người vận hành thiết kế các hệ thống đo lường hoạt động đáng tin cậy trên toàn bộ phạm vi dự kiến.
Nếu bạn không chắc chắn liệu một cảm biến cụ thể có phù hợp với độ sâu lắp đặt hoặc hình dạng bồn chứa của bạn hay không, hãy liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi. Chúng tôi có thể đề xuất mẫu cảm biến và cấu hình lắp đặt phù hợp cho các điều kiện cụ thể của bạn.