מהם ההבדלים בין מד מפלס אולטרסאונד למד מפלס רדאר?

מפלס הוא אחד מפרמטרי היעד החשובים של ניטור תהליכים תעשייתיים. במדידת מפלס רציפה של מיכלים, ממגורות, בריכות וכו' שונים, קשה למצוא מכשירי מפלס שיכולים לעמוד בכל תנאי העבודה בגלל מגוון רחב של תנאי שטח.

ביניהם, מדי מפלס מכ"ם ומדדי מפלס קוליים נמצאים בשימוש נרחב במכשירי מדידה ללא מגע. אז מה ההבדל בין מד מפלס מכ"ם למד מפלס קולי? מהו העיקרון של שני סוגי המדידה הללו? מהם היתרונות של מד מפלס מכ"ם ומד מפלס קולי?

ראשית, מד מפלס אולטרסאונד

אנו בדרך כלל מכנים גל קול בתדירות של יותר מ-20 קילו-הרץ גל קולי. גל קולי הוא סוג של גל מכני, כלומר, רטט מכני בתווך אלסטי בתהליך התפשטות, הוא מאופיין בתדירות גבוהה, אורך גל קצר, תופעת דיפרקציה קטנה וכיווניות טובה, ויכול להפוך להתפשטות קרניים וכיווניות.

הנחתה של אולטרסאונד בנוזלים ובמוצקים קטנה מאוד, ולכן יכולת החדירה חזקה. במיוחד במוצקים אטומים בהירים, אולטרסאונד יכול לחדור לאורך של עשרות מטרים, וליצור השתקפות משמעותית במגע עם זיהומים או ממשקים. מדידת מפלס אולטרסאונד היא השימוש שלה בתכונה זו.

בטכנולוגיית גילוי אולטרסאונד, לא משנה איזה סוג של מכשיר אולטרסאונד, יש צורך להמיר אנרגיה חשמלית לפליטת אולטרסאונד, ולאחר מכן לקלוט אותה בחזרה לאותות חשמליים, המכשיר להשלמת פונקציה זו נקרא מתמר אולטרסאונד, המכונה גם גשוש.

בזמן העבודה, מתמר האולטרסאונד ממוקם מעל העצם הנמדד ופולט גל אולטרסאונד כלפי מטה. גל האולטרסאונד עובר דרך תווך האוויר, מוחזר בחזרה כשהוא פוגע בפני השטח של העצם הנמדד, ונקלט על ידי המתמר ומומר לאות חשמלי. לאחר גילוי אות זה, חלק הגילוי האלקטרוני הופך אותו לאות רמה לתצוגה ופלט.

שניים, מד מפלס מכ"ם

מצב הפעולה של מד מפלס המכ"ם זהה לזה של מד מפלס האולטרסאונד, וגם מד מפלס המכ"ם משתמש במצב עבודה של שידור-החזרה-קליטה. ההבדל הוא שמדידת מד מפלס האולטרסאונד של המכ"ם מסתמכת בעיקר על מתמר האולטרסאונד, בעוד שמד מפלס המכ"ם מסתמך על ראש התדר הגבוה והאנטנה.

מדי מפלס אולטרסאונד משתמשים בגלים מכניים, בעוד שמדי מפלס מכ"ם משתמשים בגלים אלקטרומגנטיים בתדרים גבוהים במיוחד (מספר ג'יגה-הרץ עד עשרות ג'יגה-הרץ). גלים אלקטרומגנטיים נעים במהירות האור, ואת זמן המעבר ניתן להמיר לאות מפלס על ידי רכיבים אלקטרוניים.

מד מפלס מכ"ם נפוץ נוסף הוא מד מפלס מכ"ם גלים מודרך.

מד מפלס מכ"ם גלים מודרך הוא מד מפלס מכ"ם המבוסס על עקרון רפלקטומטריית תחום הזמן (TDR). הדופק האלקטרומגנטי של מד מפלס המכ"ם מתפשט לאורך כבל הפלדה או הגשוש במהירות האור. כאשר הוא פוגש את פני השטח של התווך הנמדד, חלק מהדופק של מד מפלס המכ"ם מוחזר ליצירת הד וחוזר להתקן שיגור הפולסים לאורך אותו מסלול. המרחק בין המשדר לפני השטח של התווך הנמדד הוא פרופורציונלי לזמן ההתפשטות של הפולס שבמהלכו מחושב גובה מפלס הנוזל.

שלישית, היתרונות והחסרונות של מכ"ם ומד מפלס קולי

1. דיוק האולטרסאונד אינו טוב כמו של מכ"ם;

2. בשל הקשר בין התדר לגודל האנטנה, מד מפלס המכ"ם בתדר גבוה יותר קטן יותר וקל יותר להתקנה;

3. מכיוון שתדר המכ"ם גבוה יותר, אורך הגל קצר יותר, ויש השתקפות טובה יותר על משטחים מוצקים מוטים;

4. אזור עיוור של מדידת מכ"ם קטן יותר מאשר מדידת קולי;

5. בשל תדר המכ"ם הגבוה יותר, זווית אלומת המכ"ם קטנה, האנרגיה מרוכזת ויכולת ההד משופרת, תוך כדי מניעת הפרעות;

6. בהשוואה למדי מפלס קוליים המשתמשים בגלים מכניים, מכ"ם אינו מושפע בעיקרו מוואקום, אדי מים באוויר, אבק (למעט גרפיט, סגסוגת ברזל ואבק דיאלקטרי גבוה אחר), שינויי טמפרטורה ולחץ;