سنسور سطح جابجایی چیست؟

سنسور سطح جابجایی از اصل ارشمیدس برای تشخیص سطح مایع با اندازه‌گیری مداوم وزن یک میله جابجایی غوطه‌ور در مایع فرآیند استفاده می‌کند.

جابجاگر به شکل استوانه ای با سطح مقطع ثابت است و در صورت لزوم بلند یا کوتاه می‌شود. ارتفاع استاندارد از ۱۴ اینچ تا ۱۲۰ اینچ متغیر است.

با افزایش سطح مایع، میله جابجایی نیروی شناوری بیشتری را تجربه می‌کند، که باعث می‌شود برای ابزار سنجش سبک تر به نظر برسد، که کاهش وزن را به عنوان افزایش سطح تفسیر می‌کند و یک سیگنال را انتقال می‌دهد. سیگنال خروجی متناسب.

با کاهش سطح مایع، نیروی شناوری روی میله جابجایی با افزایش وزن مربوطه کاهش می‌یابد که توسط سنسور سطح به عنوان کاهش سطح تفسیر می‌شود که سپس سیگنال خروجی مربوطه را می‌دهد.

در زیر یک نصب سنسور سطح جابجایی معمولی نشان دادیم:

اگرچه تئوری اصلی عملکرد در بالا ذکر شده است، در یک سنسور سطح جابجایی عملی، ساختار برای دستیابی به هدف اندازه گیری مورد نظر با مدارهای الکترونیکی پیچیده مهندسی می‌شود.

در این نوع سنسورهای سطح جابجایی، جابجایی به فنری متصل می‌شود که حرکت آن را برای هر افزایش شناوری (یعنی تغییر سطح) محدود می‌کند.

فرستنده ای که دارای یک ترانسفورماتور دیفرانسیل متغیر خطی (LVDT) است برای ردیابی بالا و پایین شدن میله جابجایی با تغییر سطح مایع استفاده می‌شود. سپس از الکترونیک پیچیده برای پردازش سیگنال ولتاژ از LDVT به سیگنال خروجی ۴-۲۰ میلی آمپر استفاده می‌شود.

اصل ارشمیدس برای جابجایی اعمال می‌شود.

طبق اصل ارشمیدس، نیروی شناوری بر روی یک جسم غوطه‌ور شده همیشه برابر با وزن حجم سیال جابجا شده توسط جسم است.

فرض کنید در یک سنسور سطح جابجایی، یک میله جابجایی استوانه ای با چگالی، ρ، شعاع، r، طول، L، و سیال فرآیند چگالی، U داریم. در این نصب، طول میله جابجایی متناسب با سطح مایع در حال اندازه گیری است:

حجم میله جابجایی، V=πr2L

در نمودار نصب حسگر سطح جابجایی در بالا نشان دادیم، هنگامی که ظرف پر است، میله جابجایی کاملاً در سیال فرآیند غوطه ور می‌شود، بنابراین حجم سیال فرآیند جابجا شده V=πr2L است. هنگامی که سطح ظرف خالی یا حداقل است، حجم سیال فرآیند متغیر V = 0 است.

از این رو:

هنگامی که کشتی پر است، نیروی شناوری روی میله جابجایی به وسیله:

نیروی شناور = وزن سیال فرآیند متغیر

= πr2LУg (g = شتاب ناشی از گرانش)

وزن واقعی جابجایی = πr²Lρg

وزن خالص جابجایی که توسط LVDT، فرستنده و لوازم الکترونیکی مربوطه در هنگام پر بودن کشتی حس می‌شود:

= πr²Lρg−πr²LУg=πr²Lg(ρ–У )=Vg(ρ–У)

همانطور که در بالا مشاهده می‌شود، وزن خالص محسوس توسط LVDT متناسب با تفاوت چگالی میله جابجایی (ρ) و سیال فرآیند (У) است.

بنابراین، میله جابجایی باید وزن مخصوص بالاتری نسبت به سطح مایع در حال اندازه گیری داشته باشد و باید برای وزن مخصوص مایع کالیبره شود.

محدوده وزن مخصوص معمولی برای مایعاتی که سنسور سطح جابجایی اعمال می‌شود در محدوده ۰٫۲۵ تا ۱٫۵ است. نکته دیگری که قابل ذکر است این است که محدوده ابزار سطح جابجایی فقط به طول (L) میله جابجایی مشخص برای کاربرد مذکور، بستگی دارد.

وقتی کشتی خالی است یا سطح آن حداقل است،

نیروی شناور بر جابجایی = ۰

بنابراین، وزن محسوس توسط LVDT =πr²Lρg

است

LVDT یک سیگنال ولتاژ را در سطح حداقل مخزن ثبت می‌کند و سیگنال مربوطه را خروجی می‌کند. طول جابجایی با محدوده عملیاتی مشخص، وزن مخصوص، فشار و دمای سیال فرآیند تعیین می‌شود. قطر و وزن برای اطمینان از عملکرد صحیح و ارائه خروجی دقیق ۴-۲۰ میلی آمپر در کارخانه محاسبه می‌شود.

حوزه های کاربردی سنسور سطح جابجایی

حسگر سطح جابجایی در برنامه‌های اندازه‌گیری سطح مانند گلدان‌های ضربه‌ای، درام‌های میعانات، جداکننده‌ها، مخازن فلاش، مخازن ذخیره‌سازی و مخازن گیرنده استفاده می‌شود.

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.