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さまざまな液面センサーの動作原理や長所・短所を理解しておくことは、より適した液面センサーを選ぶのに役立ちます。以下に、現在一般的に使用されている液面センサーの検出原理を紹介します。 1 レーザー式液面センサー レーザー式液面センサーは、非接触型で高精度な液面センサーであり、その性能は非常に優れています。それは超音波式液面センサーの動作原理と非常によく似ており、超音波の代わりに光波を使用しているだけです。レーザービームは非常に細いため、液面が極めて粗くても正常に動作します。レーザー式液面センサーの検出範囲は非常に広く、一般的に近赤外線を使用しています。それは、半透過反射鏡を利用して光流から放出されるレーザーを処理するものです。一部は基準参照信号としてタイムトランスミッタに入力され、もう一部は半透過反射鏡を通ったレーザーが光学系によって処理され、一定の幅を持つ平行光束となって物体面に照射される。反射波がセンサーの受信部に到達し、再び電気信号に変換される。照射から受信までの時間が非常に短いため、サンプリング回路を用いてマイクロ秒オーダーに拡大し、信号処理や時間の測定を容易にする。マイコンを用いてデータ処理を行い、液面値をデジタル表示するアナログ出力信号に変換し、さらにソフトウェアで信号の信頼性を検出する。もし測定システムに故障が発生した場合は警報を発する。このセンサーは、湖沼、河川、貯水池、開水路、潮汐、都市の水位観測などの分野に適しています。 2 レーダー式液面センサー レーダー式液面センサーは、レーザー測定と同様の利点を持ち、測定対象の媒体の影響を受けず、外部環境の影響も少ない。再校正も不要だが、測定可能な高さは一般的に6メートル以内であり、重油やアスファルトなどの監視が必要な、加熱蒸気を使用する大型容器内の液面測定に特に適している。 3 超音波液面センサー 超音波液面センサーは、超音波の送信と反射の時間差を測定して液面の高さを算出する原理で動作します。設置が簡単で柔軟性に優れていますが、超音波の伝播におけるエネルギー損失の影響を受けやすく、泡や粉塵、蒸気などの吸音環境下での計測には適していません。 4 静圧式液位センサー 静圧式液位センサーは、底部に圧力センサーを取り付けて圧力値を測定することで動作します。液位の高さに変換して計算する利点は、液面の高さの影響を受けないことですが、高さが高くなるほど必要とされる液位センサーの精度も高くなり、長期間使用したり液体を交換したりする際には校正が必要です。都市の給排水、汚水処理、貯水池、河川、海洋などの監視分野で広く利用されています。 5 フロート式液面センサー フロート式液面センサーは、フロートの上下動によって液面の変化を測定する機械式の検出装置で、繰り返し精度が低く、粘度が高い液体や不純物を含む液体には適しておらず、フロートが詰まりやすい。浮球式液位センサーは適用範囲が広く、経済的で実用的であり、集水槽、消火用水池、汚水処理などの監視分野でよく使用されますが、食品衛生業界の監視分野には適していません。 6 音叉振動式液位スイッチ 音叉振動式液位スイッチは、産業制御システムで広く利用されており、ほぼすべての液体監視分野に適しています。例えば、工場の冷却液タンクや潤滑剤タンクなどの液面の連続監視です。その原理は、液体や粉体が2つの振動フォークに充填されると共鳴周波数が変化し、その周波数の変化を検出してスイッチ信号を出力するというものです。出力はスイッチ信号で、連続的な高さは測定できません。もう一つは光電屈折式の測定で、センサー内部から光源が発せられ、その光源光は透明な樹脂によって全反射してセンサーの受光部に戻ります。しかし、液面に遭遇すると、光の一部が液体中に屈折し、その結果、センサーは全反射して戻ってくる光量の減少を検出することで液面を監視します。光電屈折式は、透明な液体の液面計測にのみ適用されます。 上記の各種液面センサーの測定原理を理解し、さらに測定したい液体の性質や状態に応じて、適切な液面センサーを選ぶことができるようになります。