高精度レベルリミット検知は、あらゆる産業にとっての安全かつ効率的な工業用プロセス確保に不可欠です。音叉式測定原理は、たとえばオーバーフロー防止のために、液体や粉体のレベルが設定値から逸脱していないかどうかを確実に判断できる堅牢なソリューションです。
この測定法では、圧電効果によって励起され、空気中における固有共振周波数で振動する音叉を利用します。音叉は液体に接触すると振動が減衰し、粉体に接触すると共振周波数が変化します。この変化を正確に検出してプロセス制御用のスイッチング信号に変換します。
音叉式測定原理は、導電率、密度、圧力、温度といった測定物特性の影響を受けません。泡、乱流、気泡の影響も受けないため、過酷な条件下でも信頼性の高い動作が保証されます。
動画で音叉式測定原理の仕組みについて学びましょう。
LiquiphantおよびSoliphantの特長
- 液体および粉体用の汎用性に優れた測定原理。
- 測定物特性に関係なく正確な検知が可能。
- 泡、乱流、気泡の影響を受けない。
- 設置および操作が容易。
- 最小限のメンテナンス要件の堅牢な設計。
日々、貯蔵タンクには実にさまざまな測定物が充填されては排出されます。これには飲用水、フルーツジュース、オイル、燃料、酸、塩水、あるいは穀粒、プラスチックペレット、粉体などの固体があります。これらの測定物にはまったく異なる特性を持つものもあるため、それを検出する測定原理もそれぞれに異なります。たとえば、音叉の原理とも呼ばれる、音叉式測定原理に基づく液体または粉体のレベルリミット検知です。
音叉は、300年前ジョン・ショアによって発明され、1967年にEndress+Hauserが考案した音叉の原理の基盤となりました。この測定法の仕組みについて詳しく見てみましょう。
音叉式測定器はタンク、容器、配管内のレベルリミットを監視します。音叉フォークの形状のセンサが共振周波数で励起されます。液体の音叉式測定原理は圧電効果によって励起される振動システムの共振シフトをベースにしています。標準機器のバイモルフドライブとコーティングされた機器のスタックドライブという2つの異なる圧電ドライブがあります。
バイモルフドライブは、接続されたピエゾディスクとセラミックディスクの2つのディスクで構成されています。電圧が同じであれば、ピエゾディスクは圧縮され、セラミックディスクは折れ曲がります。電圧が異なればピエゾディスクは再び膨張し、これによって音叉が振動します。しかし、スタックドライブは、互いの上面で分極状態が変化する複数のピエゾディスクがスタックして固定されています。
交流電圧が印加される度にピエゾディスクが振動します。ピエゾディスクが膨張するとメンブレンが外側に曲がり、メンブレンに取り付けられた音叉の先端が引き離されます。ピエゾディスクが再び収縮すると今度はメンブレンが内側に向曲がり、取り付けられた音叉の先端が一緒に引っ張られます。液体が上昇すると音叉の先端はタンクに浸かり、音叉の共振周波数が変化します。
先端が液体に浸かると周波数は減衰します。この周波数の変化を解析してスイッチング信号に変換します。固形物の測定では圧電スタックドライブのみが使用されます。音叉が粉体で覆われると振動は減衰します。この変化が振動の振幅で、解析してスイッチ信号に変換されます。
Endress+Hauserの音叉式測定原理では、導電率、比誘電率、密度の変化、圧力、温度といった測定物の物理的特性に左右されずリミット検知を行うことが可能です。乱流、泡、泡立つ液体の形成がリミット検知に影響を及ぼすこともありません。
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