超音波式液面計とレーダー式液面計の違い

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一般的に、音波の周波数が20kHzを超えるものを超音波と呼びます。超音波は機械波の一種であり、弾性媒体内での機械的振動の伝播過程です。その特徴は、周波数が高く、波長が短く、回折現象が少ないことです。また、指向性が良く、ビームとして方向性を持って伝播することができます。超音波は液体や固体の中での減衰が非常に小さいため、透過能力が高い。特に光が通らない固体の中では、数十メートルもの距離を透過することができる。不純物や界面に遭遇すると顕著な反射が起こるが、超音波による物位測定はこの特性を利用しているのである。 超音波検出技術において、どのような超音波装置であっても、電力を超音波に変換して送信し、再び受信して電気信号に変換する必要があります。この機能を果たす装置を超音波トランスデューサーと呼び、プローブとも言います。図に示すように、超音波トランスデューサーを測定対象の液体の上方に置き、下方に超音波を送信します。超音波は空気中を伝わり、水面に達すると反射されて戻ってきます。そして再びトランスデューサーによって受信され、電気信号に変換されます。電子検出部がこの信号を検出すると、それを液面位置の信号に変えて表示し、出力します。 超音波が媒質内を伝播する原理からわかるように、媒質の圧力、温度、密度、湿度などの条件が一定であれば、その媒質内での超音波の伝播速度は一定値となる。したがって、超音波が送信されて液面で反射し受信されるまでにかかる時間を測定することで、超音波が進んだ距離を算出でき、これにより液面の高さのデータが得られる。 超音波には死角があり、設置時にはセンサーの取り付け位置と測定対象の液体との距離を考慮して余裕を持たせる必要がある。 レーダー式液面計は、送信－反射－受信の動作モードを採用しています。レーダー式液面計のアンテナから電磁波が放出され、この波は測定対象物の表面で反射した後、再びアンテナに受信されます。電磁波が放出されてから受信されるまでの時間は、液面までの距離と比例します。その関係式は次の通りです：D=CT/2　ここで、Dはレーダー式液面計から液面までの距離、Cは光速、Tは電磁波の伝播時間です。レーダー式液面計はパルス波がかかる時間を記録し、電磁波の伝播速度が一定であれば、液面からレーダーアンテナまでの距離を算出することができ、それによって液面の高さを知ることができます。 実際の使用において、レーダー式液面計には周波数変調連続波式とパルス波式の2種類があります。周波数変調連続波技術を採用した液面計は消費電力が大きく、4線式を使用する必要があり、電子回路も複雑である。一方、レーダーパルス波技術を採用した液面計は消費電力が低く、2線式の24V DCで駆動可能であり、本質的安全性の実現が容易で、精度が高く、適用範囲も広い。 超音波は音波を使い、レーダーは電磁波を使う——これが最大の違いだ。また、超音波の透過能力と指向性は電磁波よりもはるかに高いため、これが超音波探知が現在広く利用されている理由です。 主な適用場面の違い：1.レーダーの測定範囲は超音波よりもはるかに広い。 2.レーダーにはホーン型、ロッド型、ケーブル型があり、超音波に比べてより複雑な作業環境で利用できる。 3.超音波の精度はレーダーに劣る。 4.レーダーは比較的高価です。 5. レーダーを使用する際は、媒質の誘電率を考慮しなければならない。 6. 超音波は、真空、蒸気含有量が過剰、または液面に泡があるなどの状況では使用できない。