سطح سنج خازنی (Capacitance Level Transmitter)

سطح سنج خازنی براساس تغییر ظرفیت خازن عمل می‌کند. به شکل زیر توجه کنید. سطح سنج های خازنی به صورت پیوسته و گسسته میتوانند سطح مخزن شما را مانیتور کنند . برای سطح سنجی مخازن حاوی مواد پودری و گرانول یا پرک یکی از گزینه های شما انتخاب لول سوئیچهای خازنی است. عملکرد این لول مترها همانگونه که از اسم آنها بر می آید بر اساس خاصیت خازنی که معمولا بین سطح مخزن و الکترود سنسور برقرارمی شود می باشد . هر چقدر مقدار مواد بین الکترود و سطح مخزن بیشتر باشد خاصیت دی الکتریک خازن بیشتر شده و بر اساس آن می توان خروجی متناسب با ارتفاع مخزن به دست آورد.

سطح سنج خازنی – VEGACAL 62

عملکرد سطح سنج خازنی

در هنگام استفاده از این تجهیز، بین پروب (probe) و دیواره مخزن، یک خازن الکتریکی تشکیل می‌شود. دقت کنید که جنس دیواره مخزن باید از ماده‌ای رسانا باشد. هنگامی که فضای بین پراب و دیواره خالی است (شکل 1) خازن تشکیل شده، کمترین ظرفیت ممکن را دارد. در این حالت، هوا نقش دی‌الکتریک را ایفا می‌کند. هنگامی که مخزن پر می‌شود، مطابق شکل‌های 2 و ۳، ماده‌ای غیر از هوا بین دو تیغه خازن قرار می‌گیرد. دی‌الکتریک این ماده بیشتر از هواست. در نتیجه، ظرفیت خازن بالا می‌رود. اگر هدایت الکتریکی ماده بیشتر از 100μscm  باشد، اندازه‌گیری سطح، مستقل از مقدار دی‌الکتریک (DKDK) ماده موجود در مخزن خواهد بود. در نتیجه، نوسانات DKDK نمی‌تواند تأثیری روی نتیجه اندازه‌گیری داشته باشد.

در شکل بالا، RR و CC  به ترتیب نشان دهنده هدایت الکتریکی و ظرفیت خازنی ماده هستند. ظرفیت خازنی اولیه و نهایی نیز با CACA و  CECE مشخص شده است. در این روش، طول پراب را می‌توان با توجه به شرایط فرآیند، کوتاه‌تر یا بلندتر انتخاب کرد. امکان استفاده از سطح سنج خازنی برای هر دو منظور اندازه‌گیری پیوسته سطح و همچنین سوئیچ سطح وجود دارد. از ویژگی‌های جالب این تجهیز، می‌توان به قابلیت آن در اندازه گیری سطح جدایش (interface) دو مایع اشاره کرد. به عنوان مثال، مخلوط آب و بنزین که با یکدیگر ترکیب نمی‌شوند، را در نظر بگیرید. سطح سنج خازنی برای گستره وسیعی از مایعات مانند آب، بنزین، آب میوه و اسید قابل استفاده است. حداکثر ارتفاعی که با این تجهیز می‌توان اندازه‌گیری کرد را می‌توان در حدود 10 متر تخمین زد. زیرا برخی محدودیت‌های فیزیکی، افزایش طول پراب را با مشکل مواجه می‌سازند.

کاربرد سطح سنج خازنی

در تانکهای مخروطی و یا تانکهای کروی حتی اگر تانک از فلز ساخته شده باشد، به دلیل اینکه فاصله بین دیواره تانک و الکترود در طول این خازن ثابت نمی ماند و در نتیجه خطی نخواهد شد، یک مرجع موازی با الکترود لازم است. همچنین در سیالاتی که دارای ثابت دی الکتریک کم هستند، نیز باید از الکترود مرجع استفاده کرد، زیرا این مرجع به الکترود نزدیکتر است و تغییر ظرفیت بر واحد طول در مقایسه با حالتی که دیواره تانک، مرجع می باشد، بیشتر خواهد بود . معمولاً در مواردی که نیاز به الکترود دوم می باشد، از الکترودهای هم مرکز به شکل استوان های، در این سیستم ها استفاده میشوند.

یکی از محاسن Probe های استوانه ای هم مرکز این است که می توانند در یک تانک کوچکتر با همان سیال فرآیندی مورد نظر در خارج از محل نصب، کالیبره شوند ولی معمولاً سایر Probe ها، باید بعد از نصب نهایی در محل، کالیبره شوند.

  • نکته 1:
    ثابت دی الکتریک برخی مواد با دما تغییر می کند. البته، عموماً مواد با دی الکتریک بالا کمتر تحت تاثیر دما قرار میگیرند. اگر دمای فرآیند تغییر کرد، توصیه میشود که سنسور دوباره کالیبره شود.
  • نکته 2:
    برای کاربردهایی که سیال فرآیندی رسانا است سطح میله توسط یک عایق از سیال جدا می شود. در این روش، خود سیال نقش سطح دیگر خازن مورد نظر را ایفا میکند.

تخریب کننده ترین عامل در اندازه گیری با استفاده از روش خازنی تشکیل build up از نوع رسانا بر روی الکترود میباشد که باعث تغییر ابعاد و شکل هندسی پروب اندازه گیری می شود. تشکیل build up نارسانا معمولاًچندان مهم نیست و با کالیبراسیون مجدد قابل رفع خواهد بود.

مزایای سطح سنج های خازنی

  • قابلیت اطمینان بالا
  • هزینه های نگهداری پایین
  • تغییرات کم ثابت دی الکتریک تحت تاثیر عواملی چون دما، چگالی و ویسکوزیته
  • مناسب برای سیالات دوغابی
  • مناسب برای سیالات جامدات پودری وگرانولی
  • قابلیت کالیبره در خارج از مخزن و قبل نصب
  • قیمت پایین

مشاهده محصولات سطح سنج خازنی