การวิเคราะห์ลักษณะเด่นของเครื่องวัดระดับน้ำแบบแผ่นแม่เหล็ก

Thread Content

　　เป็นที่ทราบกันดีว่า อุปกรณ์วัดต่างๆ ล้วนถูกสร้างขึ้นโดยอาศัยหลักการทางวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง ส่วนเครื่องวัดระดับของเหลวแบบแผ่นแม่เหล็กนั้น ก็ใช้หลักการทางแม่เหล็กของโลหะในการวัดระดับของเหลวนั่นเอง ต่อไปนี้ เรามาทำความรู้จักกับหลักการทำงานของเครื่องวัดระดับของเหลวแบบใช้แผ่นแม่เหล็กกันดีกว่า โดยพื้นฐานแล้ว เครื่องวัดระดับของเหลวแบบนี้ถูกออกแบบมาโดยอาศัยหลักการของแรงลอยตัวและการเชื่อมต่อทางแม่เหล็ก เมื่อระดับของเหลวในภาชนะที่วัดมีการเปลี่ยนแปลง แผ่นแม่เหล็กที่อยู่ภายในท่อของเครื่องวัดก็จะเคลื่อนตัวขึ้นลงตามไปด้วย แม่เหล็กถาวรที่อยู่ภายในแผ่นแม่เหล็กนี้จะส่งพลังงานทางแม่เหล็กไปยังตัวบ่งชี้ ทำให้แผ่นแม่เหล็กสีแดงและสีขาวหมุน 180 องศา เมื่อระดับของเหลวลดลง แผ่นแม่เหล็กจะเปลี่ยนจากสีแดงเป็นสีขาว และเมื่อระดับของเหลวเพิ่มขึ้น แผ่นแม่เหล็กจะเปลี่ยนจากสีขาวเป็นสีแดง จุดตัดระหว่างแผ่นแม่เหล็กสีแดงและสีขาวบนหน้าจอนั้น ก็คือระดับของเหลวจริงๆ นั่นเอง 　　เรารู้กันดีว่า เครื่องวัดระดับน้ำแบบแม่เหล็กนั้น สาเหตุที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กได้ก็เพราะว่า มีวงจรขนาดเล็กบางส่วนภายในวัตถุที่เรียงตัวกันในทิศทางหนึ่ง เนื่องจากเหตุผลบางอย่าง (เช่น การนำเหล็กที่ไม่มีคุณสมบัติแม่เหล็กมาวางไว้ในสนามแม่เหล็กที่คงที่เป็นเวลานาน) ดังนั้น ความเข้มของสนามแม่เหล็กในทิศทางนั้นจึงมากกว่าทิศทางอื่นๆ จึงทำให้วัตถุนั้นมีคุณสมบัติแม่เหล็กขึ้นมา อุณหภูมิสูงจะทำให้โมเลกุลภายในแม่เหล็กเคลื่อนที่มากขึ้น ส่งผลให้การจัดเรียงตัวของโมเลกุลเปลี่ยนไป และทำให้แม่เหล็กสูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็กไป นี่คือสิ่งที่คุณคูรีค้นพบ ดังนั้น จุดที่แม่เหล็กสูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็กเมื่ออยู่ในอุณหภูมิสูง จึงถูกเรียกว่า “อุณหภูมิคูรี” ของแม่เหล็กนั้นๆ จุดการกำจัดสนามแม่เหล็กนี้ถือเป็นแนวคิดที่สำคัญมากในกระบวนการผลิตและการใช้งานแผ่นแม่เหล็ก ด้วยเหตุที่มีจุดการกำจัดสนามแม่เหล็กอยู่ ทำให้สำหรับวัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กทั้งหมดแล้ว คุณสมบัติแม่เหล็กนั้นจะไม่มีอยู่ตลอดเวลา แต่จะมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิ 　　โดยทั่วไปแล้ว วัสดุที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กจะมีอุณหภูมิวิกฤต Tc ซึ่งเมื่ออุณหภูมิสูงกว่าค่านี้ การเคลื่อนที่ของอะตอมในอุณหภูมิสูงจะทำให้การจัดเรียงของสนามแม่เหล็กของอะตอมเป็นไปอย่างไร้ระเบียบ เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าระดับนี้ โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมจะเรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบ ส่งผลให้เกิดการมีคุณสมบัติแม่เหล็กโดยอัตโนมัติ และวัตถุนั้นก็จะมีคุณสมบัติเป็นแม่เห หากอุณหภูมิสูงเกินไป ก็จะทำให้แรงแม่เหล็กภายในตัวลอยหรือเสาหมุนสูญเสียพลังแม่เหล็กไป สำหรับผู้ใช้งานแล้ว เมื่อต้องการซื้อผลิตภัณฑ์ จะต้องแจ้งอุณหภูมิของสารที่ใช้งานให้กับผู้ผลิตเครื่องมือวัดอย่างชัดเจน เพื่อให้สามารถเลือกใช้แผ่นลอยที่เหมาะสมกับอุณหภูมิสูงได้ 　　เกี่ยวกับปัญหาการสูญเสียคุณสมบัติแม่เหล็กของเครื่องวัดระดับน้ำแบบแผ่นแม่เหล็ก เราควรจัดการกับปัญหานี้ได้โดยให้ความสำคัญกับประเด็นต่อไปนี้: ประการแรก สำหรับเครื่องวัดระดับน้ำแบบแผ่นแม่เหล็กที่ใช้ในสภาพอุณหภูมิสูง แผ่นแม่เหล็กที่ใช้ในการวัดระดับน้ำอาจสูญเสียคุณสมบัติแม่เหล็กไปได้ในระหว่างการใช้งาน ซึ่งจะส่งผลให้เครื่องวัดระดับน้ำไม่สามารถทำงานได้อีกต่อไป เครื่องวัดระดับของเหลวแบบแผ่นแม่เหล็กสำหรับสภาพอุณหภูมิสูง (โดยเฉพาะเครื่องวัดระดับของเหลวแบบแผ่นแม่เหล็กสำหรับสภาพอุณหภูมิและความดันสูง) มักจะใช้งานในอุณหภูมิที่สูงกว่า 180 องศาเซลเซียส ดังนั้น จากมุมมองด้านการออกแบบ จึงจำเป็นต้องเลือกวัสดุแม่เหล็กแข็งที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น ควรเลือกวัสดุที่มีอุณหภูมิคิวรีสูงกว่าอุณหภูมิการใช้งานประมาณ 20% เพื่อให้แน่ใจว่าค่าแม่เหล็กที่เหลืออยู่หลังจากผ่านไป 5 ปีจะยังสูงกว่าค่าวิกฤตอยู่ (สำหรับเครื่องวัดระดับของเหลวที่ผมออกแบบและผลิตขึ้นนั้น ค่าวิกฤตที่กำหนดไว้คือประมาณ 1400 กอส) นอกจากนี้ ในแง่ของการผลิต ก็ควรให้ความสำคัญกับข้อต่อไปนี้ในการประมวลผลวัสดุที่ใช้ทำแม่เหล็กลอย: 1. ในขั้นตอนการผลิต ควรใส่ใจเรื่องการเชื่อม (การเชื่อมด้วยอาร์ก) โดยต้องมีมาตรการลดอุณหภูมิ เพื่อไม่ให้อุณหภูมิบริเวณวัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กสูงเกินอุณหภูมิคิวรีของวัสดุนั้น 　　2. ในท่อวัดของเครื่องมือวัดนั้น ควรเติมก๊าซที่ไม่มีปฏิกิริยาทางเคมีเข้าไป เช่น ก๊าซอาร์กอน
3. จากมุมมองของผู้ใช้งาน มีสิ่งที่จำเป็นต้องทำดังนี้:
1. ขณะสั่งซื้อ ควรเลือกรุ่นที่เหมาะสม เพื่อให้อุณหภูมิการใช้งานไม่เกินอุณหภูมิที่ระบุไว้สำหรับเครื่องมือวัดระดับน้ำแบบมีแผ่นแม่เหล็ก
2. ขณะใช้งาน ควรตรวจสอบสถานะการทำงานของเครื่องมือวัดระดับน้ำอย่างสม่ำเสมอ (ว่าสามารถทำงานได้ตามปกติหรือไม่) นอกจากนี้ยังควรบันทึกอุณหภูมิจริงของสารที่ใช้ด้วย (ผมเคยเห็นกรณีที่อุณหภูมิจริงสูงกว่าอุณหภูมิที่ระบุไว้ในข้อมูลทางเทคนิค ซึ่งอาจเป็นเพราะผู้ออกแบบไม่ได้คำนึงถึงปัจจัยบางอย่างไว้)