産業・農業・インフラ分野向け超音波式液面送信器

水位および水面レベルの測定は、工業生産、水処理、農業灌漑、およびインフラ監視において重要なプロセス変数である。 信頼性の高い液面データは、プロセス制御、設備保護、アラーム管理、および遠隔監視を支援します。

超音波式液面送信機は、液体表面の上方にセンサーを設置することで、非接触式計測を実現します。 センシング素子が通常、媒体内に浸漬される必要がないため、本技術は水、廃水、タンク、貯水池、および特定の化学液体の用途などにおいて広く採用されている。

1. 超音波式液面送信機はどのように動作するのでしょうか？

超音波式液面送信機は、超音波パルスを空気中を伝搬する際の伝搬時間を測定することにより、液体表面までの距離を算出します。 センサーは液体表面に向かって超音波パルスを発射します。この音波は液体表面で反射され、センサーへと戻ってきます。

距離 = 音速 × 往復時間 ÷ 2

設置基準高さまたはタンクの高さが既知の場合、実際の液面高度は以下の式で算出できます：

液面高度 = 基準高さ − 測定距離

したがって、本計器はまず距離を測定し、その後、設定された設置パラメータに基づいて、その距離値を液面または水面の値に変換します。

超音波パルスは、主にセンサと液体表面との間の空気空間を介して伝播します。 本装置は、液体自体を介して音波を伝送することにより液面を測定するものではありません。

2. 超音波による液面測定における主な特徴

非接触式測定

センサーは通常、液体の上方に設置されるため、腐食、汚染、沈殿物への直接的な影響を低減できます。

連続的な液面監視が可能

連続的なレベル値を、プロセス監視、アラーム、制御、およびリモートデータ取得に利用できます。

システム統合

モデルによっては、インターフェースとして 4-20mA、RS485、Modbus RTU、およびリレー出力が用いられる場合があります。

機械的な可動部を有しない。

測定は、フローティングセンサ、機械式アーム、またはその他の可動式検知機構に依存しない。

複数の液体に適用可能。

適用対象は、プロセス条件に応じて、水、廃水、および特定の油類または化学液体です。

3. 主な技術仕様

技術仕様は、測定範囲、トランスデューサの設計、出力構成、および環境要件に応じて異なります。最終的なモデルの選定は、実際の設置条件に基づいて行う必要があります。

：特定の METRAVON 超音波式液面送信器について。 測定範囲、精度、電源、保護等級および信号インターフェースについては、対応する製品データシートから確認してください。

4. 代表的な応用例

産業用レベルの監視

代表的な応用例には、産業用水槽、プロセスタンク、廃水槽などが含まれます。 清浄水貯水池、集水タンク、揚水ステーション、および原水処理システム。

レベル信号は、PLC や制御システムに接続することで、連続的な監視が可能となる。 アラームおよびポンプ制御。

農業用水位監視。

適用例：灌漑用タンク、農場用貯水池、貯水用貯水池など。 開放型チャネルおよび肥液灌漑用貯水槽。

：データロガーおよび通信装置と組み合わせて使用する場合、 水位情報は遠隔から監視することが可能です。

都市排水および道路浸水監視、

超音波センサーは、低地地域の道路、地下通路、排水路などに活用できます。 雨水用井戸および都市排水システム。

測定データは、洪水警報の発動、排水ポンプの制御、および遠隔監視を支援できます。

代表的な遠隔監視アーキテクチャ：

超音波式水位送信器 → データロガー → 4G / LoRa WAN → 遠隔監視プラットフォーム

農業分野では、超音波式水位送信器は主に水位または液体レベルの監視に用いられます。 これらは土壌の水分を直接測定するための用途ではありません。土壌の水分は、専用の土壌水分センサーを用いて測定する必要があります。

5. 超音波式レベル測定に影響を与える要因

フォーム

厚いフォームは超音波のエコーを吸収したり、その強度を弱めたりする可能性がある。

蒸気および蒸気状物質：

高温の蒸気または蒸気状物質は、音波の伝播に影響を及ぼす可能性がある。

温度

空気温度は音速に影響を及ぼすため、温度補正が一般的に用いられます。

表面の動き

強い攪拌または急速な流入により、エコーが不安定になることがあります。

妨げ：

パイプ、梯子、梁およびその他の内部構造により、不要なエコーが発生する可能性があります。

6．超音波式レベル送信機の選定方法

遠隔監視プロジェクトにおいては、通信インターフェースおよび将来のシステム拡張についても検討すべきである。 これにより、レベル送信機は既存の自動化システムおよびIoTインフラストラクチャとより容易に統合することが可能になります。

FAQ

Q1：超音波式レベル送信機は、液体と接触する必要がありますか？

A1：いいえ。センサーは通常、液体表面の上方に設置され、超音波パルスの伝搬時間を測定して距離を算出します。

Q2：超音波式レベル送信機は、廃水も測定できますか？

A2：はい。本製品は多くの廃水処理用途に使用可能ですが、発泡、蒸気、および表面移動については評価を行う必要があります。\n

\nQ3：超音波センサーで貯水槽の水位を測定できますか？\n

\nA3：はい。貯水槽、貯水池、および貯蔵タンクが一般的な適用例です。\n

\nQ4：超音波式水位送信機で RS485 通信を利用できますか？\n

\nA4：一部の産業用モデルでは RS485 通信が提供されており、Modbus RTU をサポートしています。\n

\nQ5：なぜ温度補正が必要なのでしょうか？

A5：空気温度は音速に影響を及ぼします。温度補正により、これにより生じる距離測定誤差を低減できます。

Q6：フォームは超音波式液面測定に影響を及ぼしますか？

A6：はい。厚い発泡材は反射される超音波信号の強度を低下させる可能性があり、選定時には評価する必要があります。

Q7：超音波式水準計は屋外で使用できますか？

A7：はい。保護等級および設置構造は、降雨量、温度、および現場条件に応じて適切に選定する必要があります。

Q8：超音波式水準計を PLC に直接接続できますか？

A8：はい。PLC の入力インターフェースに応じて、4-20mA または RS485 Modbus 通信を使用できます。

結論

超音波式液面送信機は、超音波の飛行時間技術に基づく非接触式の連続的な液面測定装置である。 本技術は、産業用タンク、水処理システム、灌漑用水の貯蔵施設、および都市部の洪水監視システムに適用することが可能です。

適用の成功は、測定範囲、デッドゾーン、フォーム、蒸気、温度、液体表面の状態、設置位置、および信号インターフェースに依存します。 METRAVON 超音波式水位計測装置は、他のシステムと統合することが可能です。PLC プロジェクトの要件に応じて、RTU、データ収集システム、およびリモートIoT監視プラットフォームを提供し、互換性および拡張性を持つレベル監視システムを支援します。