คู่มือฉบับสมบูรณ์สำหรับวิธีการวัดระดับ: แรงดันสถิต, อัลตราโซนิก, เรดาร์ และออปติคัล

การวัดระดับเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่การบำบัดน้ำไปจนถึงปิโตรเคมี กระบวนการ สื่อกลาง และสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันต้องใช้เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ที่แตกต่างกัน ที่นี่ เราเปรียบเทียบ สี่วิธีวัดระดับที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย — หลักการทำงาน ข้อดี ข้อจำกัด และสถานการณ์การใช้งานในอุดมคติ — เพื่อให้คุณสามารถเลือกได้อย่างชาญฉลาด

การวัดระดับแรงดันสถิต (Hydrostatic)

หลักการ อิงตามแรงดันไฮโดรสแตติกที่กระทำโดยคอลัมน์ของเหลว:

แรงดันที่ความลึกที่กำหนด = ความหนาแน่นของของเหลว × แรงโน้มถ่วง × ความสูงของของเหลว

เครื่องส่งสัญญาณแรงดันที่ด้านล่างของถังวัดแรงดันนี้ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นระดับ

ข้อดี

• เรียบง่าย คุ้มค่า และพิสูจน์แล้ว
• ใช้งานได้กับถังหลายรูปทรง
• ความแม่นยำสูงสำหรับของเหลวที่สะอาด

ข้อจำกัด

• ต้องมีความรู้เกี่ยวกับความหนาแน่นของของเหลว (การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นส่งผลต่อความแม่นยำ)
• ไม่เหมาะสำหรับของแข็งหรือสารละลายที่มีความหนาแน่นแปรผัน
• เซ็นเซอร์ต้องสัมผัสกับตัวกลางของกระบวนการ

การใช้งานทั่วไป

• อ่างเก็บน้ำ, ถังเก็บสารเคมี, บ่อบำบัดน้ำเสีย

การวัดระดับอัลตราโซนิก

หลักการ ใช้คลื่นเสียงความถี่สูง:

• ทรานสดิวเซอร์ปล่อยคลื่นอัลตราโซนิกไปยังพื้นผิวของเหลว
• วัดเวลาการสะท้อนกลับและแปลงเป็นระยะทาง/ระดับ

ข้อดี

• การวัดแบบไม่สัมผัส
• ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว → บำรุงรักษาน้อย
• ใช้งานได้กับของเหลวส่วนใหญ่และของแข็งบางชนิด

ข้อจำกัด

• ความแม่นยำได้รับผลกระทบจากโฟม ไอระเหย ฝุ่น การปั่นป่วน และอุณหภูมิ
• ต้องมีเส้นทางที่ชัดเจนระหว่างทรานสดิวเซอร์และพื้นผิว

การใช้งานทั่วไป

• ถังบำบัดน้ำ, ไซโลธัญพืช, ภาชนะในอุตสาหกรรมอาหาร

การวัดระดับเรดาร์ (ไมโครเวฟ)

หลักการ ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (ไมโครเวฟ):

• เสาอากาศเรดาร์ปล่อยพัลส์ไปยังพื้นผิวผลิตภัณฑ์
• วัดสัญญาณสะท้อนเพื่อคำนวณระดับ

สองประเภทหลัก: พัลส์ และ FMCW (คลื่นต่อเนื่องแบบปรับความถี่) เรดาร์

ข้อดี

• ไม่สัมผัส ไม่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ แรงดัน ไอระเหย หรือฝุ่น
• ความแม่นยำสูงมาก
• ใช้งานได้ในสภาวะที่ท้าทาย (ไอน้ำ โฟม แรงดันสูง)

ข้อจำกัด

• ต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่า
• ต้องเลือกและติดตั้งเสาอากาศอย่างถูกต้อง

การใช้งานทั่วไป

• ถังเก็บน้ำมันและก๊าซ, เครื่องปฏิกรณ์เคมี, หม้อไอน้ำแรงดันสูง

การวัดระดับออปติคัล (เลเซอร์หรือโฟโตนิก)

หลักการ สองแนวทางหลัก:

• การวัดระยะทางด้วยเลเซอร์: ส่งลำแสงเลเซอร์ไปยังพื้นผิวและวัดเวลาการสะท้อนกลับ
• เซ็นเซอร์จุดออปติคัล: ตรวจจับการมีอยู่/ไม่มีอยู่ของของเหลวโดยใช้การหักเหของแสง

ข้อดี

• ตอบสนองเร็วมาก
• ความแม่นยำสูงสำหรับการใช้งานบางประเภท
• มีตัวเลือกแบบไม่สัมผัส

ข้อจำกัด

• ระบบเลเซอร์อาจมีราคาแพง
• เซ็นเซอร์จุดออปติคัลวัดได้เฉพาะที่จุดระดับเดียว
• ประสิทธิภาพได้รับผลกระทบจากความโปร่งใส สี หรือการสะท้อนพื้นผิว

การใช้งานทั่วไป

• การวัดระดับถังที่มีความแม่นยำสูง, สายการบรรจุภัณฑ์, ของเหลวเซมิคอนดักเตอร์

การเปรียบเทียบแบบเคียงข้าง

ตรรกะการเลือก

1. ของเหลวที่มีความหนาแน่นคงที่, เหมาะสมกับงบประมาณ → แรงดันสถิต
2. ไม่สัมผัสสำหรับถังที่สะอาด → อัลตราโซนิก
3. สภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่ต้องการ, ความแม่นยำสูงสุด → เรดาร์
4. การตรวจจับที่รวดเร็วและแม่นยำ หรือการวัดระยะทางที่แม่นยำ → ออปติคัล

ข้อคิดสุดท้าย ไม่มี “หนึ่งขนาดเหมาะกับทุกคน” ในการวัดระดับ ตัวเลือกที่ดีที่สุดของคุณสมดุลระหว่าง เงื่อนไขกระบวนการ, ข้อกำหนดด้านความแม่นยำ, ข้อจำกัดในการติดตั้ง, และ งบประมาณ การทำความเข้าใจว่าแต่ละเทคโนโลยีทำงานอย่างไร — และจุดแข็งและข้อเสียของมัน — เป็นขั้นตอนแรกสู่ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้และยาวนาน