א. עקרון פעולה

• נוסחת ליבה: גובה המפלס H=2v×t, כאשר v הוא מהירות ההתפשטות של גלי המיקרוגל בגשוש, ו-t הוא זמן המעבר הלוך ושוב של האות.
• מיקוד אותות: הגשושית מגבילה את אנרגיית המיקרוגל למרחב מוגבל, תוך הימנעות מבעיית הדיברגנציה של אותות מכ"ם ללא מגע המתפשטים באוויר, וכתוצאה מכך אותות מוחזרים חזקים ויציבים יותר.

II. רכיבי ליבה

1. יחידה אלקטרונית: אחראית על יצירה, שידור, קליטה ועיבוד של אותות מיקרוגל. היא כוללת מיקרו-מעבד מובנה לחישוב נתונים ופלט (למשל, אותות 4-20mA, HART, RS485).
2. גשש (מוליך גלים): "ערוץ השידור" לאותות מיקרוגל, עם סוגים נפוצים הכוללים:
   • גששי מוט קשיחים: מתאימים לנוזלים בעלי צמיגות נמוכה ולתנאים לא טורבולנטיים, ומציעים עמידות חזקה לרעידות.
   • גלאי כבל פלדה: אידיאליים למיכלים עמוקים, מדיה בעלת צמיגות גבוהה, או כאלה המכילים מוצקים מרחפים, ומספקים גמישות גבוהה.
   • גלאים קואקסיאליים: אותות נעים בין מוליכים פנימיים וחיצוניים, מתאימים למדיה בעלת קבוע דיאלקטרי נמוך (למשל, שמנים קלים, גזים נוזליים) עם יכולת משופרת נגד הפרעות.
3. אוגן/ממשק הרכבה: מאבטח את המכשיר למכסה המיכל, כאשר החומרים נבחרו על סמך עוצמת קורוזיה בינונית (למשל, פלדת אל-חלד 316L, Hastelloy).

ג. מאפיינים עיקריים

1. יכולת חזקה נגד הפרעות בתנאים מורכבים

• אותות מיקרוגל נעים לאורך הגשוש, וממזערים את השפעתם של גורמים סביבתיים כגון קיטור, אבק, קצף או ערפל. הם נשארים יציבים גם בסביבות עם קצף גבוה (למשל, מיכלי תסיסה של בירה) או תחת ערבוב אינטנסיבי.
• חסין להפרעות ממבנים פנימיים של מיכלים (למשל, מערבלים, מחיצות), כאשר אותות מתפשטים לאורך הגשושית, תוך הימנעות מהדים כוזבים נפוצים במכ"ם ללא מגע.

2. דיוק מדידה גבוה ויציבות

• דיוק המדידה נע בדרך כלל בין ±0.05%FS ל-±0.1%FS, עם שגיאות חזרתיות נמוכות של ±0.02%FS, ובכך עולה בביצועיו על דגמי מכ"ם ללא מגע מסוימים.
• עוצמת אות ההחזרה תלויה בעיקר במגע בין הגשוש למדיום, מה שהופך אותו מתאים למדיה בעלת קבוע דיאלקטרי נמוך (למשל, בנזין, גז נוזלי).

3. יכולת הסתגלות למדיה מגוונת ולסביבות קיצוניות

• תאימות למדיום: מסוגל למדוד נוזלים (כולל מדיה מתגבשת בעלת צמיגות גבוהה כמו סירופ וסודה קאוסטית), חלקיקים מוצקים (למשל, כדורי פלסטיק, אבקת פחם), תרחיפים (למשל, בוץ, מיץ פירות) וממשקים (למשל, ממשקי שמן-מים).
• סבילות סביבתית: עומד בטמפרטורות גבוהות (-50℃ עד 400℃), לחצים גבוהים (עד 40MPa) וסביבות קורוזיביות ביותר, מתאים לכורים כימיים, מיכלי אחסון בלחץ גבוה וכו'.

4. התקנה גמישה עבור חללים סגורים

• ניתן להכניס גלאים למיכלים קטנים, כלי קיבול בעלי צורה לא סדירה, או מיכלים עם מכשולים פנימיים, שאינם דורשים מקום פתוח בחלק העליון. הם מתאימים במיוחד לפרויקטים של שיפוץ או לחללים צרים.

IV. תרחישי יישום

• תעשייה כימית: מדידת מפלס בכורים, מיכלי אחסון בלחץ גבוה/נמוך וגילוי ממשק שמן-מים.
• נפט ופטרוכימיה: מדידת מפלס במיכלי נפט גולמי, מיכלי נפט קל (בנזין, סולר) ומיכלי אחסון גז נוזלי.
• מזון ומשקאות: מדידת מפלס במיכלי תסיסה בעלי קצף גבוה (למשל, בירה, יוגורט), מיכלי סירופ ותרחיפים של מיצי פירות (עם חומרי גשוש בדרגת מזון).
• טיפול במים: מדידת מפלס במיכלי טיהור שפכים ובריכות שקיעה, תוך מניעת הפרעות קצף.
• תעשיית האנרגיה: מדידת מפלס בממגורות אבקת פחם ובתי אפר, וניטור מפלס בדודי טמפרטורה גבוהה.

ה. מגבלות

1. דרישות תחזוקה למדידת מגע: גלאים נמצאים במגע ישיר עם המדיום, נוטים להתלכלך או להיסתם עקב צמיגותם, ודורשים ניקוי קבוע. מדיום קורוזיבי מאוד עלול לגרום לבלאי של גלאים, מה שמצריך חומרים מיוחדים (מה שמגדיל את העלויות).
2. טווח מדידה מוגבל: הטווח המרבי נקבע על ידי אורך הגשוש, כאשר דגמים קונבנציונליים נעים בין 0.3 מטר ל-30 מטר, אינם מתאימים למיכלים גדולים במיוחד (רדאר ללא מגע יכול לכסות עד 100 מטר).
3. הגבלות ביישומים סניטריים: במזון, תרופות ותרחישים סניטריים אחרים בעלי דרישות סניטריות גבוהות, תהליכי אימות ניקוי גלאים מורכבים, מה שעלול להגדיל את עלויות התאימות (רדאר ללא מגע יתרון יותר בשל חוסר מגע).
4. סיכון לבלאי של הגשוש: בתרחישים של תסיסה או זרימת מדיה סוערת, יש להתקין שרוולי הגנה של הגשוש כדי למנוע שבירה כתוצאה מהתנגשויות.

VI. הבדלים מרכזיים ממכ"ם ללא מגע

מַסְקָנָה