I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
2. Đo sử dụng phương pháp thời gian truyền
Là một phương pháp đo mức gián tiếp bằng cách đo thời gian truyền của sóng qua không khí trên bề mặt chất lỏng hoặc chất rắn. Phương pháp này thực ra là đo khoảng cách, từ đó tính ra mức. Phương pháp này được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống đo lường công nghiệp mà không được can thiệp vào hệ thống cần đo.
Nguyên lý cơ bản:
Mặc dù có nhiều kiểu sóng vật lý khác nhau (sóng âm thanh hay sóng điện từ) được sử dụng, nhưng về cơ bản, các phương pháp này có
nguyên lý giống nhau: một tín hiệu đã điều chế được phát về phía mặt của vật liệu cần đo, bị phản xạ ở bề mặt của nó và được thu bởi cảm biến (bộ chuyển đổi siêu âm-áp điện, anten radar…). Thời gian truyền của tín hiệu:
* Sóng siêu âm:
Sóng siêu âm là sóng âm thanh dọc có tần số trên 20Khz. Sóng âm thanh truyền với vận tốc 340m/s trong không khí. Nhưng giá trị này cao phụ thuộc vào nhiệt độ và hỗn hợp của không khí, áp suất của khí… Trong chân không, sóng âm thanh không thể truyền đi. Trong thực tế, tỷ lệ phản xạ gần 100% ở bề mặt của vật liệu cần đo.
Một kiểu khác là truyền sóng trong chất lỏng bởi một cảm biến được gắn ở đáy của thùng. Vận tốc của âm thanh trong chất lỏng phải biết trước, xem xét sự phụ thuộc vào nhiệt độ và kiểu của chất lỏng. Phương pháp này tương tự như một bộ tạo echo dùng trên các tàu biển để đo độ sâu của nước.
* Sóng vi ba:
Sóng vi ba được hiểu là sóng điện từ có tần số trên 2GHz và bước sóng nhỏ hơn 15cm. Với các mục đích kỹ thuật, tần số sóng vi ba có thể lên đến 120GHz. Trong thực tế, phạm vi tần số có thể lên đến 10GHz.
Sóng vi ba được sử dụng trong đo mức tương tự các hệ thống dựa vào nguyên lý của RADAR. RADAR thường sử dụng các sóng có bước sóng cực ngắn để phát hiện khoảng cách của đối tượng, xác định vị trí và sự di chuyển của chúng. Đối với các hệ thống đo mức, thường sử dụng các góc bức xạ nhỏ nhằm tránh các phản xạ giao thoa gây ra do thành của thùng chứa. Dựa vào phương trình của RADAR:
Một phương pháp khác là sử dụng sóng điện từ truyền trên dây cáp. Tại vị trí mà hằng số điện môi của bề mặt môi trường thay đổi, một phần sóng bị phản xạ. Phương pháp này cũng có thể sử dụng để xác định mặt ranh giới. Phương pháp này gọi là phản xạ kế miền thời gian (TDR Time Domain
* Laser/Aùnh sáng:
Diode Laser và các diode phát quang tạo ra sóng điện từ có bước sóng cực ngắn. Có thể sử dụng để đo mức, tương tự như sóng viba.
Các hệ thống laser rất chính xác, có thể đạt đến độ chính xác <1mm. Vì các chùm tia laser rất hẹp, các hệ thống đo mức có thể lắp đặt mà không bị ảnh hưởng của bên trong thùng. Một số bất lôi khi sử dụng laser trong đo mức là: (1) có thể gây sai nếu bị dơ bẩn, khói… (2) nó nhạy với dơ bẩn trên các cảm biến quang và (3) thiết bị rất đắt tiền.