التراسونیک-راداری-خازنی

ترانسمیتر سطح چیست؟

ترانسمیتر سطح یا لول ترانسمیتر (Level Transmitter) یکی از تجهیزات پرکاربرد و محبوب در اندازه گیری پیوسته و مداوم (continuous) سطح سیالات مختلف در صنایع فرآیندی است. با استفاده از ترانمسیتر می توان سطوح سیالات مختلف مانند آب، مایعات چسبناک و سوخت، یا جامدات حجیم و پودرها  در مخازن یا سیلوها را اندازه گیری کرد.

 این تجهیزات نقش مهمی در کنترل فرآیند، تضمین ایمنی، کارایی و دقت در فرآیندهای صنعتی ایفا می کنند.ترانسمیترهای سطح با مکانیزم های مختلف به صورت تماسی یا غیر تماسی سطح سیالات را اندازه گیری می کنند و سیگنالی متناسب با سطح سیالات از 4 تا 20 میلی آمپر به اتاق کنترل ارسال می کنند.

ترانسمیترهای سطح جهت کنترل و نظارت بر سطح سیالات در طیف گسترده ای از صنایع نظیر نفت و گاز، پتروشیمی، شیمیایی، غذایی، داروسازی و بسیاری موارد دیگر کاربرد دارند. بنابراین ترانسمیترهای سطح به عنوان ابزاری حیاتی در فرآیندهای صنعتی مدرن محسوب می شوند که اندازه گیری دقیق و مستمر سطوح را در کاربردهای مختلف فراهم می کنند. درک مزایا و محدودیت های هر یک از ترانسمیترهای سطح جهت انتخاب تجهیز مناسب برای کاربردهای خاص، اطمینان از ایمنی، کارایی و قابلیت اطمینان ضروری است.

فروش ترانسمیتر سطح (التراسونیک، راداری و خازنی)

فروشگاه تخصصی پیکاتک به عنوان یکی از بزرگترین و معتبرترین عرضه‌کنندگان تجهیزات اندازه‌گیری سطح در ایران، مجموعه‌ای گسترده و متنوع از این ابزار دقیق را به مشتریان خود ارائه می‌دهد. این فروشگاه با هدف تأمین نیازهای متنوع صنایع مختلف، انواع تجهیزات اندازه‌گیری سطح را از برندهای معتبر و با مدل‌های مختلف در دسترس قرار می‌دهد.

پیکاتک با تمرکز بر ارائه کیفیت بالا و قیمت‌های رقابتی، این امکان را برای مشتریان خود فراهم می‌آورد که تجهیزات مورد نیاز خود را با اطمینان خاطر و در بهترین شرایط تهیه کنند. کارشناسان فروش ما با تجربه و دانش فنی، آماده‌اند تا شما را در انتخاب بهترین ترانسمیتر سطح بر اساس نیازها و بودجه‌ راهنمایی کنند. این مشاوره تخصصی به شما کمک می‌کند تا تصمیمات بهتری در زمینه خرید تجهیزات بگیرید و از سرمایه‌گذاری خود حداکثر بهره‌وری را داشته باشید.

برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه خرید و استعلام قیمت ترانسمیتر سطح (التراسوینک، راداری و خازنی) با کارشناسان فروش ما تماس بگیرید. همچنین، می‌توانید از وب‌سایت ما بازدید کنید تا با جدیدترین محصولات و خدمات ما آشنا شوید و تجربه خریدی آسان و مطمئن را داشته باشید. 

فروشگاه ابزار دقیق پیکاتک مجموعه‌ای کامل از ترانسمیترهای سطح را شامل انواع التراسونیک، راداری و خازنی ارائه می‌دهد. این تجهیزات با تکنولوژی‌های پیشرفته طراحی شده‌اند تا نیازهای مختلف صنایع را برآورده کنند و دقت و کارایی بالایی را در اندازه‌گیری سطح مایعات و جامدات فراهم آورند.

انواع ترانسمیتر سطح

اندازه‌گیری سطح در صنایع فرآیندی از اهمیت بالایی برخوردار است و عدم دقت در این اندازه‌گیری‌ها می‌تواند منجر به مشکلات جدی از جمله خرابی تجهیزات، کاهش کیفیت محصولات و حتی خطرات جانی شود. به همین دلیل، امروزه اپراتورهای در صنایع مختلف از فناوری‌های متنوعی برای اندازه‌گیری دقیق سطح مایعات و جامدات استفاده می کنند. در این میان، ترانسمیترهای سطح به عنوان محبوب‌ترین و کارآمدترین تجهیزات اندازه‌گیری سطح شناخته می‌شوند. این ترانسمیترها با استفاده از تکنولوژی‌های مختلف، قادر به ارائه داده‌های دقیق و قابل اعتماد از سطح سیالات هستند.

ترانسمیترهای سطح دارای تکنولوژی های مختلفی مانند هیدرواستاتیکی، اختلاف فشاری، دیسپلیسری، خازنی، راداری، التراسونیک، سرو، هسته ای و غیره برای اندازه گیری و کنترل سطح سیالات می باشند. هر کدام از این ترانسمیترها دارای مزایا و معایب منحصر به فرد خود هستند و بر اساس آن در صنایع مختلف انتخاب می شوند.

در نظر داشته باشید که یک ترانسمیتر برای همه کاربردها مناسب نخواهد بود به همین دلیل طیف گسترده ای از ترانسمیترهای سطح در بازار موجود است. در این مقاله به معرفی 3 نوع از ترانسمیترهای سطح التراسونیک، راداری و خازنی می پردازیم.

ترانسمیتر سطح التراسونیک (Ultrasonic level transmitter)

ترانسمیتر سطح اولتراسونیک یکی از تجهیزات مهم اندازه‌گیری سطح است که به روش غیر تماسی و پیوسته با استفاده از امواج فراصوتی (مکانیکی) ارتفاع سیالات درون مخازن را اندازه‌گیری می‌کند. این تجهیزات به دلیل قیمت مناسب، دقت نسبتاً بالا و عملکرد ساده، به عنوان یکی از تجهیزات رایج در اندازه‌گیری سطح شناخته می‌شوند.

امواج فراصوتی در این روش حدود 30 تا 70 کیلو هرتز خواهد بود و این امواج جزء امواج مکانیکی هستند. ترانسمیترهای التراسونیک قادر به اندازه گیری سطح حداکثر تا 15 متر برای سیالات مایع و حداکثر تا 7 متر برای سیالات جامد مانند سیمان و گندم می باشند.  همچنین ترانسمیترهای التراسونیک برای اندازه‌گیری سطح مایعات خورنده، ویسکوز یا دارای ذرات جامد ایده‌آل هستند، زیرا این تجهیزات با مایع مورد اندازه‌گیری تماسی ندارند.

ترانسمیتر سطح اولتراسونیک با محاسبه اختلاف زمان Time-of-Flight بین ارسال و دریافت امواج فراصوت، قادر به تعیین ارتفاع سیال درون مخزن است. این نوع ترانسمیترها برای اندازه‌گیری ارتفاع مایعات، جامدات پودری و توده‌ای و همچنین کانال‌های روباز انتقال آب مناسب هستند. با این حال، وجود بخارات سیال، گرد و غبار و کف روی سطح مایعات می‌تواند دقت اندازه‌گیری در این تجهیزات را کاهش دهد.

ترانسمیتر سطح التراسونیک چگونه کار می کند؟

ترانسمیتر سطح التراسونیک در بالای مخازن نصب می شود و پالس های التراسونیک را توسط ترانسدیوسر به داخل مخزن منتقل می کند. ترانسدیوسرهای التراسونیک دارای کریستال پیزو الکتریک هستند که سیگنال الکتریکی را به امواج التراسونیک تبدیل می کند. این امواج پس از برخورد با سطح سیال، به دلیل اختلاف چگالی بین هوا و ماده، بازتاب می‌یابند و به ترانسمیتر برمی‌گردند.

مدت زمان بین ارسال و دریافت این امواج با فاصله سنسور تا سطح سیال ارتباط مستقیم دارد. به عبارت دیگر، هرچه فاصله زمانی بین ارسال و دریافت امواج کمتر باشد، ارتفاع سیال درون مخزن بیشتر خواهد بود. در نهایت ترانسمیتر تاخیر زمانی بین سیگنال ارسالی و دریافتی را اندازه گیری کرده و ریز پردازنده داخلی آن را محاسبه می کند. فاصله تا سطح مایع با استفاده از فرمول زیر بیان می شود:

 2 / (زمان رفت و برگشت امواج فراصوتی )t * (سرعت صوت)  v = (فاصله ترانسمیتر تا سطح سیال) x

با استفاده از رابطه فوق، فاصله سطح سیال تا ترانسمیتر التراسونیک اندازه گیری می شود. حال برای اندازه گیری سطح مخزن میتوان ارتفاع کل مخزن را از فاصله سطح سیال تا ترانسمیتر کم کرد. 

نکات نصب ترانسمیتر سطح التراسونیک

ترانسمیترهای سطح التراسونیک را در مخازن بافرینگ (دارای ورودی) هیچ گاه در وسط مخزن نصب نکنید (3) زیرا وجود تلاطم باعث می شود که موج به صورت مستقیم بر نگردد. همچنین ترانسمیترهای سطح التراسونیک باید با فاصله D  1/6 از دیواره مخزن نصب شوند (1) و حتما برای نصب آنها از Sunshade به دلیل تابش خورشید و باران (2) استفاده نمایید.

هرگز دو ترانسمیتر سطح التراسونیک را در یک مخزن نصب نکنید، زیرا ممکن است این دو سیگنال بر یکدیگر تأثیر بگذارند. توجه نمایید در جامدات بالکی که دارای قله می باشند ترانسمیتر باید عمود بر سطح سیال نصب شود (7). نکته دیگری که باید در نصب در نظر گرفته شود فاصله Blocking Distance (حداقل فاصله مجاز) همان فاصله ترانسمیتر تا HH سیال فرآیندی است. (20cm<BD<60cm) در این محدوده ترانسمیتر قابلیت اندازه گیری سطح را ندارد و هرچه این محدوده کوچکتر باشد ترانسمیتر مناسب تر است.

زاویه تابش (Beam) در فلومترهای التراسونیک تقریبا از 5 تا 11 درجه است.  برای مخازن با سطح مقطع کوچک نباید از زاویه تابش بزرگ استفاده کرد و در مواقعی که سطح سیال متلاطم است به هیچ عنوان از Beam بزرگ استفاده نکنید به این خاطر که امواج به دلیل تلاطم رفلکت نمی دهند. هنگام نصب اطمینان حاصل کنید که تجهیزاتی مانند سوئیچ، سنسورهای دما و غیره در زاویه تابش ترانسمیتر قرار نگرفته باشند(5 و 6).

مزایای ترانسمیتر سطح التراسونیک

• اندازه گیری به روش التراسونیک تحت تأثیر ثابت دی الکتریک، چگالی (جبرانسازی دما) یا رطوبت سیال قرار نخواهد گرفت.
• دارای سنسور دمای یکپارچه برای تصحیح خودکار سرعت صدا وابسته به دما است.
• قابلیت اندازه گیری غیر تماسی (Non-contact) طیف گسترده ای سیالات مایع خورنده و جامد بالکی در مخازن، کانال های رو باز و راکتورها را دارد.
• هیچ قطعه متحرکی در ترانسمیتر سطح اولتراسونیک وجود ندارد بنابراین بدون نیاز به تعمیر و نگهداری است.
• متریال قسمت های (Wetted parts) معمولاً یک فلوئوروپلیمر بی اثر است و در برابر خوردگی ناشی از بخارات متراکم مقاوم می باشند.
• نصب و راه‌اندازی ترانسمیتر ساده است و تجهیزاتی که قابلیت برنامه‌نویسی روی برد دارند را می‌توان در عرض چند دقیقه پیکربندی کرد.
• قیمت ترانسمیتر سطح التراسونیک در مقایسه با سایر ترانمسیترهای سطح غیر تماسی مانند ترانسمیتر سطح راداری پایین است.

معایب ترانسمیتر سطح التراسونیک

•  گرد و غبار باعث تضعیف موج ارسالی می شود.
• کف و فوم روی سیال نیز موجب تضعیف موج و کاهش دقت اندازه گیری می شود.
• اختلاف دمای بالا بین ترانسمیتر و سطح سیال موجب خطای اندازه گیری می شود.
• این ترانسمیتر سطح در دماهای بالا کاربرد ندارد.
• ترانسمیتر سطح التراسونیک در سرویس خلاء به کار نمی رود. زیرا امواج فراصوتی نوعی امواج مکانیکی هستند و در خلاء منتشر نمی شوند.
• تغییر دما تأثیر مستقیمی بر سرعت امواج اولتراسونیک دارد. به همین دلیل، هر گونه تغییر در دما می‌تواند منجر به تغییر در ارتفاع اندازه‌گیری شده نیز شود. بنابراین، جبران دما برای دستیابی به اندازه‌گیری‌های دقیق و قابل اعتماد ضروری است.
• اثربخشی ترانسمیترهای التراسونیک به بازتاب سطحی که اندازه گیری می شود بستگی دارد. سطوح غیر بازتابنده یا متلاطم ممکن است بازتاب قابل اعتمادی ارائه ندهند که منجر به خوانش نادرست می شود.

ترانسمیتر سطح راداری (Radar level transmitter)

ترانسمیتر سطح راداری یکی دیگر از تجهیزات برای اندازه‌گیری دقیق و قابل اعتماد سطح مایعات و جامدات پودری یا توده‌ای درون مخازن است. عملکرد این تجهیزات مشابه ترانسمیترهای سطح اولتراسونیک است، با این تفاوت که امواجی که از ترانسمیتر سطح راداری به سطح سیال تابیده می‌شوند، از نوع الکترومغناطیسی (امواج رادیویی) می باشند.

این امواج به ضریب دی‌الکتریک εr سیال وابسته‌اند و کمتر تحت تأثیر عوامل فیزیکی و محیطی مانند تغییرات چگالی، ویسکوزیته یا دما قرار می‌گیرند. ضریب گذردهی سیالات برای ترانسمیترهای راداری باید از 1.4 بزرگتر باشد تا امواج از سطح آنها منعکس شود. پس از تابش امواج الکترومغناطیسی به سطح سیال درون مخزن، این امواج بازتاب می کنند و ترانسمیتر با اندازه‌گیری اختلاف زمان بین ارسال و دریافت این امواج، قادر به محاسبه ارتفاع سیال درون مخزن می‌باشد.

ترانسـمیتر هـای سـطح راداری به دو صورت غیـر تماسـی (Non-Contact) و تماسـی (Contact) سطح سیالات را اندازه گیری می کنند. لـول ترانسـمیترهـای تماسی راداری هدایـت شـونده (Guided Wave Radar) یا به اختصار (GWR)داخـل سـیال فرآینـدی فـرو می روند و از آنهـا بـرای تشـخیص ارتفـاع سـطح جدایی (Interface) در سـیالات دو یـا چنـد فـازی اسـتفاده می شـود. انواع آنتن در ترانسمیترهای تماسی میله ای (Rod) تا 6 متر، سیم بکسلی (Rope) تا 80 متر یا  لوله (coaxial tube) تا 6 متر برای سیال با دی الکتریک کم است.

همچنین ترانسمیترهای راداری غیر تماسی جهت تولید امواج الکترومغناطیسی دارای آنتن می باشند و از این طریق امواج را به سطح سیال ارسال می کنند. امواج الکترومغناطیسی از 3 تا 30 گیگا هرتز در محیط منتشر می شوند و رابطه طول موج با سرعت موج به صورت زیر می باشد:

 f (فرکانس موج)  / V (سرعت موج) = λ (طول موج)

با توجه به فرمول ریاضی فوق رابطه طول موج با فرکانس موج عکس و با سرعت موج مستقیم می باشد. بر خلاف روش التراسونیک از ترانسمیتر راداری برای مخازنی که گرد و غبار، فوم و کف، و حتی تلاطم درون دارند استفاده می شود. امواج ارسالی به سطح سیال در روش راداری 6گیگا هرتز، 26 گیگا هرتز (آنتن بزرگ) و 80 گیگا هرتز (سیال آرام و موانع کم و دقت بسیار بالا) است. ترانسمیترهای راداری با امواج 80 گیگا هرتز برای سیالات متلاطم کاربرد ندارند زیرا امواج به صورت متمرکز به سطح سیال تابیده می شود اما به دلیل تلاطم بازتاب کمی دارد و موجب خطای اندازه گیری می شود.

ترانسمیتر سطح راداری چگونه کار می کند؟

اندازه گیری سطح راداری بر اساس دو روش پالس راداری Time of Flight  (TOF) و فرکانس پیوسته (FMCW) انجام می شود. مکانیزم روش رادار پالسی Pulse Radar مشابه التراسونیک می باشد و زمان رفت و برگشت امواج پالسی را محاسبه می کند.

ترانسمیترهای سطح راداری TOF بر اساس اصل اندازه گیری اختلاف زمان لازم برای حرکت سیگنال رادار از ترانسمیتر به سطح سیال و برگشت آن کار می کنند. این روش به روش بازتاب سنجی دامنه زمانی (TDR) معروف است. در واقع ترانسمیتر تأخیر زمانی بین سیگنال اکو ارسال شده و دریافتی را اندازه گیری می کند و ریزپردازنده روی برد آن فاصله تا سطح مایع را با استفاده از فرمول زیر محاسبه می کند:

  2 / (زمان رفت و برگشت امواج فراصوتی )t * (سرعت صوت)  v = (فاصله ترانسمیتر تا سطح سیال) x و  Δt = 2d√ε_r / c

در رابطه فوق c سرعت ارسال امواج است که تقریبا با سرعت نور برابر می باشد و d فاصله از سطح مخزن تا آنتن راداری است. این روش دقت 0.5% دارد و تا ارتفاع 40 متر مورد استفاده قرار می گیرد. روش FMCW رادارهایی با فرکانس پیوسته ارسال می کند و برعکس روش فوق که زمان رفت و برگشت موج  تعیین میشود فرکانس امواج محاسبه می شود. این روش دقت خیلی بالایی دارد و فواصل بزرگتری را اندازه گیری می کند همچنین از لحاظ قیمت نیز گرانتر می باشد. فرق عمده این روش با روش پالسی، ارسال امواج در فاصله یک نانو ثانیه است.

هنگامی که امواج به سیال  تابیده شود  با توجه به ضریب گذردهی سیال که بزرگتر از 1.8 است بخشی نفوذ و بقیه بازتاب می شود. با توجه به اینکه امواج به سطح برخورد کرده و انرژی آن  تضعیف شده در مسیر بازگشت فرکانس موج f تغییر خواهد کرد و از طریق Δf میتوان d را محاسبه کرد. در رابطه زیر d با Δf رابطه مستقیم دارد و d فاصله سطح سیال تا آنتن ترانسمیتر، f0 فرکانس swip و t0 زمان swip خواهد بود:

Δf = 2 f₀ d/ (c t₀)

انواع آنتن رادارها

انتخاب آنتن در ترانسمیتر راداری به عواملی مانند خصوصیات مخزن، ماهیت سیال مورد اندازه گیری (مایع یا جامد)، محدوده اندازه گیری مورد نظر و شرایط محیطی بستگی دارد. مهمترین قسمت در ترانسمیترهای راداری نوع آنتن است که امواج الکترومغناطیسی پیوسته ای را می توانند ایجاد کنند و انواع آنها در ادامه معرفی می شوند:

آنتن شیپوری (Horn)

این آنتن حالت شیپوری دارد و امواج الکترومغناطیسی به صورت غیر تماسی از داخل آن به سمت پایین ارسال می شود. در واقع در پایین آنتن دامنه امواج گسترش می یابد و برای سیالات نفتی و مشتقات آن مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع آنتن برای سیالات ویسکوز و متلاطم مناسب نمی باشد.

این آنتن‌ها دارای دهانه‌ای بزرگ هستند که به آن‌ها این امکان را می‌دهد تا سیگنال‌ها را به‌خوبی دریافت و ارسال کنند. آن‌ها برای اکثر اندازه‌گیری‌ها مناسب بوده و می‌توانند تحت فشار تا 6.4 مگا پاسکال و دماهای بالا تا 350 درجه سانتی‌گراد کار کنند. این آنتن‌ها سیگنال‌ها را به‌خوبی متمرکز کرده و دارای زاویه انتشار کمتری نسبت به آنتن‌های میله‌ای هستند. بسیاری از مخازن بافر، مخازن ذخیره‌سازی و مخازن عملیاتی از این نوع آنتن بهره می‌برند، اما این آنتن‌ها برای سیالات خورنده مناسب نیستند.

آنتن میله ای (Rod)

آنتن Rod تنها روش تماسی (guided-wave) می باشد که آنتن با سطح سیال در تماس مستقیم قرار دارد. در واقع امواج به صورت پیوسته  از میله به سیال ارسال می شود. آنتن های میله ای می توانند فشار تا 1.6 مگا پاسکال و دمای تا 20 درجه سانتیگراد را تحمل کنند. آنها زاویه تابش گسترده ای حدود 30 درجه دارند به این معنی که سیگنال آنها آنقدر قوی و دقیق نمی باشد.

این آنتن ها به راحتی تمیز می شوند و اغلب در شرایط  مساعد برای اندازه های بزرگتر و محدوده های کوچک مانند مخازن و مواد خورنده استفاده می شوند. یکی از مزیت های این نوع آنتن سنجش سطح جدایی سیالات  چند فازی است.

آنتن تخت (Plannar)

آنتن های مسطح و غیر تماسی Plannar که به آنتن های صفحه تخت نیز معروف هستند، معمولاً در  ترانسمیترهای راداری برای مایعات استفاده می شوند. این نوع آنتن از یک صفحه تخت و تعدادی روزنه تشکیل شده است که از هر کدام امواج الکترومغناطیسی به سطح سیال تابیده می شود. از مزایای این روش نسبت به آنتن Horn این است که در این آنتن ها امواج پیسوته تر و متمرکزتر ارسال می شوند.

طراحی فشرده ای دارند و زاویه پرتو وسیعی را ارائه می دهند که آنها را برای کاربردهایی با مخازن کوچکتر یا فضاهای محدود مناسب می کند. آنتن های مسطح نیز کمتر تحت تاثیر انسداد و فوم قرار می گیرند. آنتن های Plannar بری کیس های متلاطم مناسب می باشند و به صورت  single feeder خواهند بود.

آنتن بشقابی (Parabolic)

یکی از بهترین آنتن های راداری است که اغلب در رادارهای فرکانس بالا استفاده می شوند. آنها زاویه انتشار بسیار کمی  فقط 3.5 درجه دارند که آنها را برای اندازه گیری دقیق و کار در اطراف موانع عالی می کند. مزیت این روش نسبت به سایر آنتن ها این است که به شدت امواج متمرکزی را میتواند پیاده سازی کنند و در سیالات با ویسکوزیته بالا به کار می روند.

نکات نصب ترانسمیتر راداری

همانند نصب ترانسمیتر التراسونیک فاصله توصیه شده از دیوار تقریبا 1/6D است. با این حال، تجهیز تحت هیچ شرایطی نباید نزدیکتر از 15 سانتی متر (5.91 اینچ) به دیواره مخزن نصب شود. همچنین در مخازن بافر که ورودی دارند ترانسمیتر نباید در وسط مخزن نصب شود زیرا تداخل می تواند باعث از دست دادن سیگنال شود.

علاوه بر این استفاده از پوشش محافظ آب و هوا برای محافظت از  ترانمسیتر در برابر نور مستقیم خورشید یا باران توصیه می شود. از قرار گرفتن اتصالات داخلی (سوئیچ ها، سنسورهای دما، پایه ها، حلقه های خلاء، کویل های گرمایش، بافل ها و غیره) در داخل پرتو سیگنال خودداری کنید و زاویه تابش پرتو (Beam angle) را در نظر بگیرید.

اگر دیواره بیرونی مخزن از مواد نارسانا (مانند GFRP) ساخته شده باشد، امواج مایکروویو ممکن است از تاسیسات مزاحم خارج از مخزن نیز منعکس شوند، مانند لوله‌های فلزی، نردبان‌ها یا رنده‌ها. به همین دلیل، وجود چنین تاسیسات مزاحم در مسیر پرتو سیگنال مجاز نمی باشد.

مزایای ترانسمیتر راداری

• قابلیت اندازه گیری سطح به روش تماسی و غیر تماسی با دقت بسیار بالا را دارد.
• برای کاربرد در دما و فشارهای بالا مناسب است.
• اندازه گیری تحت تأثیر فوم، کف یا گرد و غبار قرار نمی گیرد.
• در روش غیر تماسی که با سیال اندازه گیری شده در تماس نیست، برای کاربردهای خورنده و کثیف نیز مناسب است.
• ترانسمیتر راداری GWR برای اندازه گیری سطح جدایی سیالات دوفازی با اختلاف دی الکتریک 10 ایده آل است.
• تغییرات فشار، دما و بیشتر شرایط فضای بخار هیچ تاثیری بر دقت اندازه گیری های رادار ندارد.
• فاقد قطعات متحرک هستند، بنابراین تعمیر و نگهداری حداقل است.
• ترانسمیترهای راداری FMCW به دلیل دقت بسیار بالا در Tank gauging system (TGS) به کار می روند.

معایب ترانسمیتر راداری

• دقت و محدوده اندازه گیری آنها در مخازن بافر (دارای ورودی)و مخازن دارای همزن و کاهش می یابد.
• تنها قابلیت اندازه گیری سیالات با ضریب دی الکتریک بزرگتر از 1.4 را دارد.
• ترکیبی از سیال دی الکتریک کم و متلاطم می تواند سیگنال بازگشت را به یک ترانسمیتر سطح غیر تماسی محدود کند.

ترانسمیتر سطح خازنی (Capacitive level transmitter) 

یکی از روش‌های اندازه‌گیری سطح در مایعات و برخی جامدات پودری، ترانسمیتر سطح خازنی است. عملکرد این روش بر اساس تغییر ظرفیت خازن ناشی از تغییرات سطح سیال داخل مخزن است. قابلیت استفاده در طیف وسیعی از مخازن حاوی سیالات رسانا، نارسانا و جامدات پودری، همچنین اندازه‌گیری سطوح جداسازی در سیالات دو یا چندفازی از مزایای این ترانسمیتر به شمار می‌رود.

در این روش پراب اندازه‌گیری و دیواره مخزن به عنوان دو الکترود یک خازن الکتریکی عمل می‌کنند. زمانی که سیال وارد مخزن می‌شود، بین دیواره مخزن و پراب اندازه‌گیری یک خازن الکتریکی تشکیل می‌شود که ظرفیت آن با افزایش ارتفاع سیال (به عنوان ماده دیالکتریک) افزایش می‌یابد.

برای دستیابی به اندازه‌گیری دقیق با این روش، باید از پراب‌های بدون پوشش برای سیالات نارسانا و پراب‌های دارای یک لایه عایق پوششی مانند تفلون برای سیالات رسانا استفاده شود تا از ایجاد اتصال کوتاه جلوگیری گردد. نکته مهم این است که برای سیالات با رسانایی الکتریکی بیش از 100 میکروزیمنس بر سانتی‌متر، اندازه‌گیری به روش خازنی مستقل از ثابت دی الکتریک سیال خواهد بود.

ترانسمیتر سطح خازنی چگونه کار می کند؟

اصل اندازه‌گیری سطح خازنی بر اساس تغییر ظرفیت خازن است. در این روش، پراب و دیواره مخزن به عنوان صفحات خازن عمل می‌کنند و ظرفیت خازن به میزان سیال موجود در مخزن وابسته است هنگامی که مخزن خالی است، ظرفیت خازن کمتر بوده و در حالت پر، ظرفیت بیشتری دارد.

یک خازن زمانی تشکیل می‌شود که یک الکترود سنجش سطح در یک مخزن نصب گردد. در این حالت، میله فلزی الکترود به عنوان یک صفحه خازن و دیواره مخزن (یا الکترود مرجع در یک ظرف غیر فلزی) به عنوان صفحه دیگر عمل می‌کند. در سیالات رسانا صفحات خازن سیال و پراب است و دی الکتریک آن ثابت می باشد اما در سیالات نارسانا 2 حالت رح می دهد یکی دیواره مخزن با پوشش پراب (دی الکتریک متغیر)و دیگری پوشش تا سیم پراب که در آن دی الکتریک ثابت است.

با افزایش سطح سیال که معمولاً الکترود را احاطه کرده است باعث تغییر ظرفیت خازن می‌شود، زیرا دی الکتریک بین صفحات خازن تغییر کرده است. ابزارهای خازنی RF (فرکانس رادیویی) این تغییر را شناسایی کرده و آن را به یک تحریک رله یا سیگنال خروجی متناسب تبدیل می‌کنند. رابطه ظرفیت خازنی با استفاده از معادله زیر نمایش داده می‌شود.

C=  0.225 K ( A / D)

در رابطه فوق C ظرفیت خازن، K ثابت دی الکتریک سیال، A مساحت صفحات بر حسب اینچ مربع، D فاصله بین صفحات بر حسب اینچ است. ثابت دی الکتریک یک مقدار عددی در مقیاس 1 تا 100 است که به توانایی دی الکتریک (مواد بین صفحات) برای ذخیره بار الکترواستاتیک مربوط می شود. تغییرات در ظرفیت به یک سیگنال خروجی متناسب (مانند 4-20 میلی آمپر یا سیگنال های دیجیتال) توسط الکترونیک داخلی  ترانسمیتر تبدیل می شود. این خروجی می تواند برای اهداف نظارت و کنترل در کاربردهای صنعتی استفاده شود.

اگر سیال نارسانا دارای ضریب دی الکتریک کم باشد، یا فاصله بین پراب و دیواره مخزن زیاد باشد یا مخزن دارای بدنه موازی با پراب نباشد و مخزن پلاستیکی باشد از Ground tube همراه با تراسنمیتر خازنی استفاده می شود. توجه نمایید اگر سیال رسانا است پراب حداقل 50 میلی متر از سطح LL پایینتر و اگر سیال نارسانا است حداقل 100 میلی متر نوک پرابها از کمترین میزان سطح اندازه گیری LL پایین تر باشد.

برای سنجش سیالات نارسانا از پراب لخت (Bare prob) و برای سیالات رسانا جهت جلوگیری از اتصال کوتاه از پراب (Insulated prob)  با پوشش نازکی از تفلون استفاده می شود. یکی از مواردی که باید در نظر گرفته شود این است که هرگز پرابها به کف مخزن نزدیک نشوند. زیرا ته مخزن رسوب دارد و ممکن است پرابها در کف مخزن گیر کنند و شکسته شوند.

مزایای ترانسمیتر سطح خازنی

• این روش به دلیل نداشتن قطعه مکانیکی تعمیرات و نگهداری کمی دارد.
• برای اندازه گیری سطح سیالات چندفازی ایده آل است.
• از این ترانسمیتر می توان از آن برای اندازه گیری نقطه ای استفاده کرد یا با چندین نقطه می توان سطح پیوسته را در جامدات و مایعات اندازه گیری کرد.
• ترانسمیتر خازنی شرایط مختلف فرآیندی مانند چگالی متغیر، دماهای بالا (1000 درجه فارنهایت، 540 درجه سانتیگراد)، فشارهای بالا (5000 psi، 345 بار)، سیالات مختلف، فوم ها و خمیرها را تحمل می کند.
•  

معایب ترانسمیتر سطح خازنی

• با مخازن غیر فلزی یا مخازن بدون دیواره های عمودی، اضافه کردن یک پروب مرجع مورد نیاز است.
• سنسورهای سطح خازنی ممکن است تحت تأثیر پوشش، تجمع یا رسوب روی الکترودهای حسگر قرار گیرند، که می‌تواند منجر به اندازه‌گیری‌های نادرست شود. برای کاهش این مشکل، ممکن است نیاز به تمیز کردن یا نگهداری منظم باشد.
• از ترانسمتر خازنی برای سیالاتی که خیلی نوسان دارند استفاده نمی شوند زیرا با ایجاد تلاطم میزان ظرفیت خازن تغییر خواهد کرد و باعث عدم خوانده شدن میزان سطح می شود.
•  ترانسمیترهای خازنی برای سیالات ویسکوز به کار نمی روند زیرا این سیالات روی پرابها ماسیده می شود در این صورت تعمیر و نگهداری آن سخت خواهد شد.