Ústav technologie, mechanizace a řízení

staveb

Teorie měření

a regulace

© 2015 - Ing. Václav Rada, CSc.ZS – 2015/2016

P-10a-hl

měření hladiny 1

Hladinoměry

Jedním ze základních úkolů potřebných pro sledování a

řízení celé řady technologických procesů je sledování

úrovně hladiny – pro potřeby získání informací např. o

stavu zásob nebo pro potřeby řídících a regulačních

procesů.

Principy, vlastnosti, použití

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

V prezentaci je využita řada článků z časopisů i ze

studijních pomůcek různých škol

© - zákaz jakéhokoliv kopírování

Hladinoměry

Zjišťování výšky hladiny kapalin a případně sypkých hmot

v zásobnících a provozních nádobách, jako jsou různé tan-

ky, rezervoáry, nádrže, destilační kolony, odparky, krystali-

zátory, mísicí nádoby apod., je jedním z velmi častých úko-

lů provozního měření.

Ačkoli se mluví o měření výšky hladiny, jedná se většinou

o zjišťování množství.

Principy, vlastnosti, použití

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Hladinoměry

Měřitelná média a substance:

kapaliny - čistá voda, roztoky, hořlavé kapaliny, viskózní

kapaliny apod.

suspenze - jemné suspenze, suspenze s abrazivními účinky

sypké látky -tekoucí suché prášky, vlhké a spékající se

hrudkovité sypké látky

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Hladinoměry

Zjišťování výšky hladiny kapalin a sypkých hmot - od čisté či

špinavé vody ke kapalinám hořlavým, viskózním, lepkavým a ko-

rozivním až po suspenze s abrasivními účinky + od jemných vol-

ně tekoucích prášků přes písky a menší kamenivo až po vlhké a

spékající se hrudkovité sypké látky – uložených v zásobnících a

provozních nádobách, jako jsou různé tanky, rezervoáry, nádrže,

destilační kolony, odparky, krystalizátory, mísicí nádoby apod., je

jedním z velmi častých úkolů provozního měření.

Ačkoli se mluví o měření výšky hladiny, jedná se většinou

o zjišťování množství.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Hladinoměry

Pracují ve značně rozdílném okolním prostředí - od vakua až po

vysoké tlaky a vše při různých teplotách.

Výsledkem různorodosti požadavků je velký počet měřicích me-

tod a přístrojů, které byly vyvinuty pro měření stavu hladiny.

Volba vhodné metody je ovlivněna řadou faktorů - tlak (otevřené,

uzavřené nádoby), teplota, korozivní účinky měřeného média,

rozsah a citlivost, potřeba plynulého měření hodnoty úrovně nebo

v zadaných časových intervalech a nebo „jen“ indikace mezních

stavů, atd.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Hladinoměry

Přístroje pro měření stavu hladiny se dělí podle konstrukce a

provedení:

stavoznaky - hladinoměry pohledové

stavoznaky - hladinoměry mechanické,

stavoznaky - hladinoměry elektrické

stavoznaky - hladinoměry s vlněním

stavoznaky - hladinoměry hydrostatické.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Hladinoměry

Mechanické hladinoměry

– plovákové hladinoměry

– hladinoměry s ponorným tělesem

– hladinoměry založené na měření hmotnosti

– vibrační a vrtulkové stavoznaky

Hydrostatické hladinoměry

– přímé měření hydrostatického tlaku

– měření s probubláváním

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Hladinoměry

Elektrické hladinoměry

– vodivostní

– kapacitní

– fotoelektrické

Hladinoměry s vlněním

– ultrazvukové

– radarové

– s radioaktivním zářičem

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Hladinoměry

Výběr vhodného typu snímače hladiny bere v úvahu:

fyzikální a chemické vlastnosti měřeného média

charakter okolního prostředí a podmínky měření

požadavek na spojité či nespojité snímání stavu hladiny

specifikace účelu měření

– signalizace mezních stavů

– regulace stavu hladiny

– zjišťování množství náplně (bilanční měření)

měřicí rozsah

požadavek na přesnost měření

ekonomické náklady na zařízení – cena.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Vizuální

Pro vizuální sledování stavu hladiny se nejčastěji používá průhle-

dových stavoznaků se skleněnou trubicí nebo průzorem – mini-

mální počet bývají dva pro minimum a maximum úrovně hladiny.

Hlavní předností je jednoduchost, nevýhodou je nutnost častého

čištění od rzi, nánosů, pěny, usazenin a dalších nečistot, které se

na skle průzoru usazují – většinou i ne zcela dobrá přístupnost.

Průzorů lze použít i pro vysoké tlaky až do 10 MPa.

Nevýhodou je, že neposkytují signál pro další zpracování.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

průhledové

Vizuální

Jinou variantou je obtokový hladi-

noměr s magnetickými válečky -

plovák v trubici hladinoměru je

opatřen magnetem, který se při

pohybu převrací – válečky jsou

viditelné v průhledné zobrazovací

liště – mají výraznou barvu.

Hodí se pro prostředí agresivní,

hořlavé, toxické - horké kapaliny -

pro teploty (-160 až 400) ºC - od

vakua do 42 MPa

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

průhledové

Vizuálníhladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

průhledové

Magnetické spínače hladiny

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

s měření hmotnostiMechanické

Výšku hladiny lze zjišťovat i měřením hmotnosti nádrže

- hmotnost nádrže prázdné a nádrže s materiálem

- hmotnost nádrže se zjišťuje pomocí siloměrného členu

- citlivým prvkem siloměrného členu bývá nejčastěji tenzo-

metrický snímač

- hladinoměry založené na měření hmotnosti se používají např.

při dávkování a mísení různých materiálů

… hladinoměry se používají pro otevřené i uzavřené a tlakové ná-

drže – plovák bývá většinou kruhový nebo prstencový, případně

kulový (plný nebo dutý naplněný inertním plynem - tvar takový,

aby neobsahoval pokud možno žádné vodorovné usazovací plošky

- změna hmotnosti vyvolá změnu ponoření a zkresluje výsledek).

Plovákové těleso je obvykle vedeno vodítky po pevné tyči nebo na

pevném kyvném rameni a je spojeno s protizávažím – vedení je

uděláno tak, aby nedocházelo k rozkývání plováku při neklidné

hladině – celek musí být dokonale mechanicky proveden s malým

třecím momentem a dlouhou bezporuchovou životnost.

Nehodí se pro sypké hmoty.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

plovákovéMechanické

Mechanické

Výška hladiny, tj. poloha plováku, se určuje buď přímo odečtením

polohy protizávaží na podložené stupnici, nebo se převádí na elek-

trický signál pomocí převodníku – např. odporový či indukční

vysílač, apod.

Přesnost měření je dána především tvarem plováku a jeho průře-

zem určujícím hloubku ponoření, všemi existujícími pasivními

odpory v mechanismu a změnami hustoty měřené kapaliny – v zá-

vislosti na teplotě.

Plováky, určené pro tlakové prostory, mají nejčastěji kulový tvar a

v některých případech bývají naplněny inertním plynem na tlak

odpovídající maximálnímu tlaku v nádrži.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Mechanické

Tvar plováku by měl být takový, aby neobsahoval pokud možno

žádné - to pak vyvolává změnu hmoty plováku, a tím i změnu jeho

ponoření.

Plováky, určené pro tlakové prostory, mají nejčastěji kulový tvar a

v některých případech bývají naplněny inertním plynem na tlak

odpovídající maximálnímu tlaku v nádrži.

Materiál plováku

polyethylen, polypropylen, PVC,

mosaz, nerez,…

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Mechanickéhladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Hladinoměry s ponorným tělesem jsou založeny na platnosti Ar-

chimedova zákona a pracují na principu vyrovnání sil - ponorné

těleso 1 válcového tvaru je zavěšeno na pružině 2 - síla působící

na pružinu je dána vlastní tíhou tělesa, zmenšenou o sílu vztlako-

vou - změnou výšky hladiny o h se změní vztlaková síla a dojde

k ustavení nové rovnováhy sil v jiné poloze tělesa - hustota měře-

né kapaliny musí být konstantní - pro rovnováhu ponorného tělesa

pak platí

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

kde ... S průřez ponorného tělesa, h změna výšky

hladiny, l změna polohy tělesa i změna stlačení

pružiny, hustota kapaliny, k konstanta pružiny.

ponorné tělesoMechanické

Mechanickéhladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Mechanické

Používá se pro měření hladiny v otevřených i v uzavřených tlako-

vých nádobách.

Zdvih ponorného tělesa při maximální změně hladiny je malý.

Způsob, jakým se snímá změna polohy ponorného tělesa, závisí na

typu přenosu změřené hodnoty - převod na elektrický signál s vyu-

žitím odporového posuvného snímače nebo indukčnostního dife-

renčního transformátoru = na trubce z nemagnetického materiálu

je navinuto primární a sekundární vinutí - sekundární vinutí je vi-

nuto od poloviny opačným směrem - uvnitř uzavřené trubky se po-

hybuje železné jádro mechanicky spojené s ponorným tělesem

zavěšeným na pružině.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Mechanické

Změna polohy jádra kopíruje změny úrovně měřené veličiny – tím

se mění koeficient vzájemné indukčnosti mezi primárem a sekun-

dárem – přitom maximálního rozdílu se dosáhne při zasunutí jádra

přesně do poloviny cívky - z tlakových prostorů je pohyb tělesa

vyveden např. torzní trubkou, která vedle kompenzačního momen-

tu plní i funkci dokonalé ucpávky.

Délka ponorného tělesa pro daný měřicí rozsah nesmí být menší

než hodnota výrazu (h - l).

Tíha ponorného tělesa musí být větší než vztlak při plném pono-

ření – používají se dutá tělesa, případně naplněná lehkým inertním

plynem.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

s vibračním snímačemMechanické

Elektrické

Tyto hladinoměry využívající k indikaci polohy hladiny změn

hodnoty kapacity, odporu a indukce - dále pak hladinoměry vyu-

žívající zvukový signál = ultrazvukové - nebo vysokofrekvenční

signál = radarové - nebo optický signál = světelný nebo laserový

- a rovněž i ty, které využívají speciální vlastnosti gama záření =

izotopové.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Kapacitní hladinoměry převádějí měření hladiny na měření mě-

nící se kapacity.

Snímačů se používají jak ke kontinuálnímu měření, tak i k signa-

lizaci mezních stavů hladiny kapalin i sypkých hmot.

Konstrukce snímače závisí jednak na vlastnostech měřeného

média, jednak na tvaru nádoby.

vhodné pro měření kapalných i sypkých medií

pro měření při teplotách (-40 až +200) °C a vysokém tlaku

možnost snímání mezihladiny dvou nemísitelných kapalin

(např. rozhraní vody a oleje)

nevhodné pro měření pěnicích medií

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

kapacitníElektrické

Elektrické

U kapalin elektricky nevodivých se využívá kapacitního sníma-

če s principem změny dielektrika - při měření hladiny tvoří nevo-

divá kapalina "posuvné„ nebo „tloušťku měnící“ dielektrikum.

Průběh statické charakteristiky snímače je znázorněn na násle-

dujícím obrázku a je v širokém rozsahu lineární.

V praxi může jednu elektrodu snímače tvořit např. svislá tyč, dru-

hou představuje stěna nádoby - dielektrikem je nevodivá kapali-

na - zaplavující elektrodu při změně výšky hladiny.

V případě, že nádoba má nevhodný tvar, nebo je nádoba vyrobe-

na z nevodivého materiálu, používá se jako druhé elektrody děro-

vané trubice, obklopující tyčovou elektrodu.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Elektrické

snímač hladiny pro nevodivé kapaliny

C = ε0 * εr * S/d

ε0 - permitivita vakua

εr - relativní permitivita prostředí

S - plocha elektrod

d - vzdálenost elektrod

Elektrické

Při měření elektricky vodivých kapalin je kovová tyčová elektro-

da opatřena izolačním povlakem například z teflonu, který tvoří

dielektrikum - vodivá kapalina pak představuje druhou elektrodu,

jejíž plocha je závislá na výšce hladiny.

Snímače pro signalizaci mezních stavů bývají zabudovány ve

svislé stěně zásobníku.

Přesnost měření ovlivňuje vodivá vrstva kapaliny, špíny, pěny

nebo nánosů ulpívajících na povrchu snímačů.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Elektrické

kapacitní snímač hladiny

ukotvením.

Kapacitní snímače hladiny

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Elektrické

Kapacitní hladinoměr pro vodivé kapaliny

• snímač je tvořen kovovou elektrodou, která je opatřena izolačním

povlakem (např. gumou nebo teflonem)

• druhou elektrodu válcového kondenzátoru vytváří vodivá kapalina

Elektrické

K vyhodnocení změn kapacity se používá přímé, substituční, re-

zonanční metody anebo některého z můstkových zapojení.

S měřicím obvodem se kapacitní snímač, který má obvykle vel-

kou impedanci, spojuje speciálním měřicím kabelem.

U současně vyráběných snímačů bývají elektronické vyhodnoco-

vací obvody zabudovány přímo v připojovací hlavici snímače.

Snímač poskytuje analogový nebo číslicový signál.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Elektrické

Celková kapacita je dána součtem dvou dílčích kapacit CA a CB

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

kde je A permitivita posuvného dielektrika,

B permitivita vzduchu, a šířka desky

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Elektrické

Kapacitní snímač hladiny pro nevodivé kapaliny a vodivé kapaliny

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Elektrické

Kapacitní snímače hladiny

Fotoelektrické hladinoměry využívají buď přímého světelného

paprsku nebo paprsku vedeného skleněným vláknem u něhož se

změnou hladiny mění index lomu - limitní snímač s hranolem

nebo se světlovodem - změna indexu lomu při změně prostředí -

dosažení hladiny je indikováno, když se koncovka světlovodu

dotkne kapaliny

Snímač hladiny tvoří:

zdroj světla - žárovka, svíticí dioda LED

detektor světla - fotodioda, fototranzistor, fotoodpor

pracují s IČ nebo viditelným zářením.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

fotoelektrickéElektrické

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Elektrické

Vodivostní snímače hladiny

Vodivostní hladinoměry jsou tvořeny elektrodami umístěnými v

nádrži s elektricky vodivou kapalinou – tato kapalina má defino-

vaný elektrický odpor – měří se změna tohoto elektrického od-

poru (resp. vodivosti) se změnou výšky hladiny.

Přesnost je silně závislá na změnách složení kapaliny nebo gelu,

na čistotě, hustotě, vodivosti i teplotě.

Vodivostní snímače se používají zejména k signalizaci mezních

stavů a k dvou-polohové regulaci.

Ukázka umístění vodivostních snímačů hladiny v provozních

nádržích je na obrázku.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

vodivostníElektrické

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Elektrické

Vodivostní snímače hladiny

Ultrazvukové hladinoměry využívají principu měření dráhy

ultrazvukového impulsu mezi vysílačem a přijímačem.

Nejčastěji se měří čas mezi vysláním ultrazvukového impulsu a

jeho návratovým dopadem na přijímač po odrazu od fázového

rozhraní (hladiny, úrovně materiálu).

Zjednodušené schéma ultrazvukového hladinoměru je na obr.

Senzor stavu hladiny tvoří:

generátor a vysílač ultrazvukového signálu

přijímač ultrazvuku a zesilovač signálu

elektronické vyhodnocovací zařízení.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

ultrazvukovéS vlněním

Vysílač a přijímač ultrazvukových impulsů – vysilač pracuje

např. na bázi piezoelektrického principu - tvoří konstrukční celek,

který je umístěn v horní části nádrže.

Funkci celého zařízení řídí generátor pulsů.

Na počátku měřicího cyklu je vyslán z vysílače ultrazvukový

impuls, který se po odrazu vrací k přijímači.

Čas t naměřený elektronickým obvodem závisí na velikosti

(délce) dráhy ultrazvuku, a tím i na stavu hladiny.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

Výška hladiny se vyhodnocuje na základě vztahů:

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

kde rychlost šíření ultrazvuku v daném prostředí je

c (m/s), naměřený čas t (s), vzdálenost hladiny

od snímače L (m), výška nádrže Lmax.

S vlněním

Jako vysílačů a přijímačů ultrazvuku se používá piezoelektrických

nebo magnetostrikčních měničů - frekvence používaného ultrazvuku

je 20 až 50 kHz

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

Ultrazvukový snímač hladiny

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

Ultrazvukový snímač hladiny

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněnímUmístění sondy:

- v horní části nádrže nebo u dna nádoby

- hlavní osa vysílače signálu by měla

směřovat kolmo k povrchu měřené

látky

- u sypkých látek je třeba respektovat

jak násypný úhel, tak úhel pro

vyprazdňování substance

Údaj ultrazvukového hladinoměru je ovlivňován hustotou a teplo-

tou prostředí, přítomností míchadla nebo vibrátoru u práškovitých

substancí, tvarem a kvalitou povrchu fázového rozhraní (horní

plocha pro odraz signálu), přítomností pěny i činností míchadla.

Rychlost ultrazvuku závisí na hustotě a tedy i na teplotě prostředí

- přesné ultrazvukové hladinoměry jsou vybaveny příslušným te-

plotním korekčním obvodem - korekci je na základě měření te-

ploty.

Výstupní signál je elektronicky zpracován v analogové nebo dnes

prakticky výlučně v číslicové formě.

Při měření kapalin lze určit hladinu s chybou 2 mm.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

Bude-li docházet ke změnám hustoty prostředí i z jiných příčin

než je změna teploty, je možno aplikovat ultrazvukový hladino-

měr s automatickou korekcí, který je vybaven referenčním prv-

kem např. ve tvaru U, který vymezuje pevnou referenční vzdále-

nost sloužící pro výpočet rychlosti ultrazvuku v daném prostředí

– změří se jednak doba, kterou potřebuje ultrazvukový signál pro

překonání referenční vzdálenosti a jednak doba pro překonání

vzdálenost k hladině a zpět.

Výšku hladiny h stanoví elektronický obvod na základě znalosti

vzdálenosti naměřené při nulovém stavu hladiny.

Informace o stavu hladiny nezávisí na změnách rychlosti ultra-

zvuku v prostředí nad hladinou.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

Ultrazvukový snímač hladiny s kompenzací

Radarové snímače hladiny využívají podobný princip jako ultra-

zvukové hladinoměry – používají vysokofrekvenční signál (elek-

tromagnetické vlnění - mikrovlnné záření), které se šíří

prostředím (skoro) rychlostí světla.

Signál má frekvenci kolem 10 GHz - je směrován do prostoru po-

mocí antény - vyslaná vlna se na fázovém rozhraní částečně odra-

zí zpět k vysílači a částečně dále prochází do druhého prostředí -

opět se měří čas potřebný k průchodu elektromagnetických vln

z vysílače k hladině a po odrazu zpět k přijímači - z časového

údaje mezi vyslanou a přijatou vlnou je stanovena výška hladiny.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

radarovéS vlněním

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

Měření výšky

hladiny

radarem

Výška hladiny se vyhodnocuje na základě vztahů:

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

kde rychlost šíření mikrovln v daném prostředí je

c (m/s), naměřený čas t (s), vzdálenost hladiny

od snímače L (m), výška nádrže Lmax.

S vlněním

Používá se pulsní metoda - mikrovlnný signál ve formě krátkého

impulsu je vysílán periodicky s krátkou periodicitou vysílacích

intervalů - metoda je velmi náročná na přesnost měření času, pro-

tože se jedná o časové intervaly řádově v pikosekudnách .

Vhodnější je frekvenční metoda, založená na vysílání spojitého

signálu s proměnnou plynule měněnou frekvencí od fmin do fmax.

Ze známé rychlosti přelaďování a změřených hodnot frekvencí

vyslaného a přijatého signálu v čase t1 se vypočíte odpovídající

výška hladiny.

Hlavní předností frekvenční metody je, že frekvenční rozdíl lze

měřit velmi přesně - až 1 mm.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

Princip frekvenční metody

Složení atmosféry nemá vliv na rychlost šíření mikrovln, ale při

vysoké koncentraci par může docházet k útlumu signálu.

Pro aplikaci radarových snímačů je důležitá znalost relativní per-

mitivity r měřeného média - materiál s nízkou permitivitou má

vyšší propustnost pro elektromagnetické záření = proto velký po-

díl záření proniká rozhraním - pro úspěšnou aplikaci je r>2 -

nevýhodou je vysoká cena zařízení a nevhodnost pro kapaliny

s nízkou permitivitou – používá se i pro měření vysoce viskóz-

ních a lepivých substancí (pasty a kaly, pro zkapalněné plyny i

těkavé a agresivní kapaliny).

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

Elektronické vyhodnocovací zařízení spolu s příslušným SW

umožňuje odlišit parazitní odrazy od stěn, vnitřních částí aparatur.

Radarové snímače vykazují vysokou přesnost a spolehlivost i ve

velmi náročných provozních podmínkách (vysoká teplota, tlak,

agresivní prostředí).

vhodné pro měření médií s relativní permitivitou ε > 2

materiálem s nízkou permitivitou (izolanty např. oleje) mikro-

vlnné záření proniká a odráží se až od rozhraní s vyšší permitivi-

tou (dno nádoby)

parazitní odrazy od stěn či míchadla se odlišují softwarově.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

Měření výšky hladiny při nepravidelném

povrchu asfaltu pomocí bezkontaktního

měření hladiny – s typickými vlastnostmi =

viskózní, horký a lepkavý.

Bezkontaktní hladinoměry jsou navrženy tak,

aby kondenzát vznikající na anténě nevedl ke

ztrátě viditelnosti hladiny média.

Měření lze realizovat i přes nepravidelný po-

vrch produktu při provozní teplotě přes 200°C

– proto je připojen na ofukový systém, který

antenní systém chladí .

Reflektometrické / reflexní radarové snímače / hladinoměry

jsou zvláštní skupinu mezi mikrovlnnými hladinoměry – využívají

tzv. vedený mikrovlnný signál.

Impulsy mikrovln jsou "vedeny" tělesem z pevného materiálu (ty-

čí, lanem, koaxiálním kabelem - nejsou tlumeny prostředím) - je

ponořeno do média (což je nevýhoda) - v rovině hladiny dochází k

odrazu mikrovlnného záření - intenzita odraženého signálu závisí

na permitivitě média - vyhodnocuje se časový rozdíl mezi

vysláním impulsu a přijetím impulsu odraženého.

Tento princip se nazývá TDR – Time Domain Reflection

………

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

reflektometrickéS vlněním

na přesnost měření nemá vliv prach, páry, pěna, teplota ani tlak

je možno měřit kapaliny i práškové a granulované materiály

lze použít i pro měření rozhraní dvou kapalin

signál není ovlivňován falešnými a vícenásobnými odrazy

vysoká spolehlivost a opakovatelnost měření

možnost aplikace při teplotách od –50 do +200 ºC a tlaku

od 0,1 do 10 MPa

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

reflektometrickéS vlněním

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

Izotopové hladinoměry využívají skutečnosti, že intenzita radio-

aktivního záření klesá úměrně s tloušťkou vrstvy materiálu mezi

zářičem a detektorem = měří se zeslabení svazku ionizujícího

záření při jeho průchodu monitorovaným hmotným prostorem.

Jejich nevýhodou je nutnost ochrany obsluhy před účinky radio-

aktivního ozáření.

Aplikace těchto přístrojů proto přichází v úvahu tehdy, když není

možno užít jiných metod, tj. např. při měření látek silně agresiv-

ních, viskózních, při extrémně vysokých tlacích a teplotách

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

izotopovéS vlněním

Radioaktivní zářič 1 je uložen v ochranném pouzdru ve spodní

části pomocné trubky 2, propojené s nádrží - v horní části trubky

je umístěn detektor 3 - jako zdroj gama-záření se používá izotopů

s relativně dlouhým poločasem rozpadu (např. Co 60 či Cs 137),

aby nebylo zapotřebí provádět často kalibraci.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

Gama-paprsky silně pronikají ma-

teriálem, ale nemají schopnost jej

aktivovat (vyvolávat jeho radioak-

tivitu), a proto je lze používat pro

účely měření i v potravinářském

průmyslu.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

snímání mezního stavu hladiny spojité měření výšky hladiny

Izotopové hladinoměry

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

spojité měření výšky hladiny snímání mezního stavu hladiny

Izotopové hladinoměry

Důležitou předností použití gama-paprsků pro měření hladiny

kapalin a sypkých látek je možnost použití zářiče v ochranném

pouzdře i přijímače vně stěn = na vnějším plášti zásobníku.

Detektorem bývá zpravidla Geiger-Müllerova trubice nebo scinti-

lační detektor s fotonásobičem.

Zařízení pro signalizaci mezního stavu násypu sypké látky je na

obrázku.

Hodí se pro kontinuální, plynulé měření výšky hladiny a jejích

změn nebo pro hlídání maxima výšky (plný zásobník).

Intenzita záření dopadající na detektor závisí na tloušťce vrstvy

kapaliny.

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

S vlněním

Hladinoměry

Jedním

Principy, vlastnosti, použití

hladinoměr T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

Literatura

McMILLAN, G. K. – CONSIDINE, D. M.: Process/Industrial Instruments and

Controls Handbook. New York, McGraw/Hill, 1999.

BENGTSSON, C.: The Engineer’s Guide to Level Measurement. Emerson

Process Management Rosemount, Inc., 2013.

Měření průtoku a měření výšky hladiny. Zpravodaj pro měření a regulaci č. 4.

NEWPORT OMEGA 1995. [on-line] - [cit. únor 2014].

www.omegaeng.cz/literature

Kadlec K.: Snímače hladiny – principy, vlastnosti, použití (část 1 a 2) – časopis

AUTOMA č. 5 a 6 (2005).

doc. Ing. Karel Kadlec, CSc., Jan Vaculík - Hydrostatické hladinoměry – princip,

vlastnosti a použití. AUTOMA č. 7, rok 2014, str. 34 – 38.

Ďaďo S., Bejček L., Platil A.: Měření průtoku a výšky hladiny. BEN Praha 2005.

T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

… a to by bylo

k tomuto tématu

vše……….

T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

© VR - ZS

2015/2016

T- MaR