หลักการของเซนเซอร์ระดับน้ำในแม่น้ำและความไม่แน่นอนในการวัด: เรดาร์ อัลตราโซนิก และไฮโดรสแตติก | METRAVON

หลักการของเซนเซอร์ระดับน้ำในแม่น้ำและความไม่แน่นอนในการวัด: เรดาร์ อัลตราโซนิก และไฮโดรสแตติก

เซนเซอร์ระดับน้ำในแม่น้ำไม่ได้วัดปริมาณทางกายภาพเดียวกันทั้งหมด เครื่องมือเรดาร์และอัลตราโซนิกวัดระยะห่างก่อน ส่วนเครื่องส่งไฮโดรสแตติกแบบจุ่มจะตรวจจับแรงดันของของเหลว หากไม่มีอ้างอิงความสูงและการแปลงค่าที่สอดคล้องกัน ค่าที่แสดงจะเปรียบเทียบกันโดยตรงไม่ได้

สำหรับการจัดซื้อและตรวจรับภาคสนาม ต้องแยกความคลาดเคลื่อนระยะหรือความดันของเซ็นเซอร์ ออกจากความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากระดับอ้างอิงสำรวจ การติดตั้ง และการแปลงเป็นระดับน้ำ

ระดับน้ำเหนืออ้างอิง ระดับท้องถิ่น และความลึกนั้นแตกต่างกัน

เรดาร์ที่ติดบนสะพานรายงานระยะ D เมื่อทราบความสูงอ้างอิงของเซนเซอร์ Z_sensor ระดับน้ำเหนืออ้างอิงคือ Z_water = Z_sensor − D ส่วนความลึกของน้ำต้องมีระดับท้องน้ำที่กำหนดเพิ่มเติม ซึ่งอาจเปลี่ยนไปจากการกัดเซาะหรือการทับถมของตะกอน

Z_water = Z_sensor − D

ตัวอย่าง: ความสูงอ้างอิง 105.00 เมตร ลบระยะ 8.20 เมตร ได้ระดับน้ำเหนืออ้างอิง 96.80 เมตร

การเลื่อนของจุดอ้างอิงการติดตั้ง 0.10 เมตร อาจสร้างความคลาดเคลื่อนเชิงระบบที่สอดคล้องกันได้หากไม่แก้ไข

การวัดระยะด้วยเรดาร์และความไม่แน่นอน

เรดาร์แบบพัลส์ประมาณระยะจากความหน่วงการแพร่ ส่วนเรดาร์ FMCW ใช้ความถี่บีตระหว่างสัญญาณชิร์ปกับสัญญาณสะท้อนที่หน่วง ในงานตรวจวัดแม่น้ำ เป้าหมายที่ติดตามต้องเป็นผิวน้ำ ไม่ใช่เสาสะพาน ตลิ่ง หรือท้องน้ำที่โผล่เมื่อระดับต่ำ

• ข้อดี: การวัดแบบไม่สัมผัสโดยไม่มีหัวตรวจจับจุ่มถาวร อุณหภูมิอากาศไม่มีผลต่อเรดาร์ผ่านการเปลี่ยนความเร็วเสียง

• ข้อจำกัด: เสียงสะท้อนจากโครงสร้าง รอยลำคลื่น ละอองน้ำ การควบแน่น น้ำแข็ง และเศษขยะลอยน้ำอาจรบกวนการติดตามเป้าหมาย

• ความถี่พาหะที่สูงขึ้นไม่ใช่หลักฐานว่าความคลาดเคลื่อนต่ำลง ความกว้างแถบใช้งานจริง เสาอากาศ และการประมวลผลต่างหากที่สำคัญ

เปรียบเทียบกลุ่มผลิตภัณฑ์ระดับน้ำแบบเรดาร์ของ METRAVONและยืนยันความกว้างลำคลื่นและระยะเผื่อเขตใกล้ตามแต่ละรุ่น

เหตุใดการวัดระยะอัลตราโซนิกจึงต้องแก้ไขเส้นทางแก๊ส

เซนเซอร์อัลตราโซนิกที่ชี้ลงจับเวลาการเดินทางไปกลับของเสียงผ่านแก๊ส อุณหภูมิ องค์ประกอบของแก๊ส และเกรเดียนต์เปลี่ยนความเร็วเสียง เซนเซอร์อุณหภูมิตัวเดียวอาจแก้ไขเกรเดียนต์แนวดิ่งที่รุนแรงได้ไม่สมบูรณ์

D = c_gas × t / 2

t คือเวลาเดินทางไปกลับ และ c_gas คือความเร็วเสียงยังผลตลอดเส้นทาง

สิ่งกีดขวางลำคลื่น โฟมหนา ไอหนาแน่น และการบังเขตใกล้ที่ระดับสูงสุดเพิ่มความคลาดเคลื่อนอีก

อัลตราโซนิกทำงานได้ในช่องทางที่เหมาะสมซึ่งมีสภาวะแก๊สคงที่และลำคลื่นโล่ง น้ำสะอาดไม่ใช่การใช้งานเพียงอย่างเดียว แต่บรรยากาศและผิวน้ำต้องเหมาะสม

การแปลงค่าไฮโดรสแตติก ความหนาแน่น และการชดเชยความกดอากาศ

เครื่องส่งไฮโดรสแตติกคำนวณความสูงของเสาน้ำจากแรงดันเหนือจุดตรวจจับ รุ่นเกจแบบมีท่อระบายอากาศมักชดเชยความดันบรรยากาศผ่านสายระบายอากาศ ส่วนรุ่นแรงดันสัมบูรณ์อาจต้องแก้ไขความกดอากาศแยก การเปลี่ยนความหนาแน่นจากอุณหภูมิ ความเค็ม และสารแขวนลอยอาจกระทบการแปลงค่า

h = P / (ρg)

P คือแรงดันเสาของเหลวที่ชดเชยอย่างเหมาะสม ρ คือความหนาแน่นของน้ำ และ g คือความเร่งโน้มถ่วง

นี่คือเสาน้ำเหนือเซนเซอร์ บวกความสูงอ้างอิงของเซนเซอร์ที่จุ่มเพื่อให้ได้ระดับน้ำเหนืออ้างอิง

• วางและยึดหัววัดให้ห่างจากตะกอนที่ทับถมต่อเนื่อง ปกป้องสายและท่อระบายอากาศ

• น้ำขุ่นไม่ได้ขัดขวางการวัดโดยอัตโนมัติ แต่การฝังกลบและความเสียหายทางกายภาพสำคัญ

ความละเอียด ความสามารถทำซ้ำ และความแม่นยำที่ติดตั้ง

ขั้นแสดงหนึ่งมิลลิเมตรไม่ใช่หลักฐานของความแม่นยำ ±1 มม. ตรวจสอบระบบทั้งหมดเทียบกับข้อกำหนดเฉพาะรุ่นและอ้างอิงภาคสนาม

การตรวจสอบภาคสนามและคำถามที่พบบ่อยด้านจัดซื้อ

1. บันทึกรหัสสถานี อ้างอิงเซนเซอร์ อ้างอิงความสูงร่วม และระดับอ้างอิงที่สังเกต

2. เปรียบเทียบค่าที่อ่านได้ของเซนเซอร์กับไม้วัดระดับที่เชื่อถือได้หรืออ้างอิงอื่นอย่างปลอดภัย

3. เมื่อทำได้จริง ให้เปรียบเทียบหลายระดับที่เป็นตัวแทน ไม่ใช่จุดเดียว

4. ตรวจสอบหน่วย ค่าชดเชยศูนย์ การปรับสเกลเอาต์พุต และเวลาประทับ

5. เก็บบันทึกการยอมรับเป็นเส้นฐานสำหรับการเลื่อนหรือตั้งค่าใหม่ในอนาคต

เรดาร์แม่นยำกว่าไม้วัดระดับเสมอหรือไม่?

ไม่มีลำดับความแม่นยำสากลที่ใช้ได้ ต้องเปรียบเทียบพร้อมกันบนระดับอ้างอิงเดียวกัน โดยเผื่อการเคลื่อนผิวน้ำและความไม่แน่นอนการอ่านอ้างอิง หากไม่ตรง ให้ตรวจระดับอ้างอิงเซ็นเซอร์ที่สำรวจและเป้าหมายก่อนปรับออฟเซ็ตเรดาร์ให้ตรงการสังเกตเพียงครั้งเดียว

ระดับเพียงอย่างเดียวให้อัตราการไหลได้หรือไม่?

ไม่ ระดับผิวน้ำไม่ให้อัตราการไหลหากไม่มีความสัมพันธ์ระดับกับอัตราการไหลที่ใช้ได้หรือการวัดชลศาสตร์เพิ่มเติม การเปลี่ยนลำน้ำอาจเปลี่ยนความสัมพันธ์ แม้เซ็นเซอร์ระดับยังคงที่ ต้องแยกการตรวจยืนยันระดับกับอัตราการไหลเป็นงานตรวจรับคนละส่วน

80 GHz แม่นยำกว่า 26 GHz เสมอหรือไม่?

ความถี่พาหะอย่างเดียวไม่ใช่สเปกความแม่นยำ เปรียบเทียบความแม่นยำระยะ ขนาดลำคลื่น ขีดจำกัดระยะใกล้ และสภาพติดตั้งของรุ่นที่สั่ง ลำคลื่นแคบอาจหลบตอม่อได้ แต่ไม่แก้ระดับติดตั้งผิดหรือโครงรองรับที่เคลื่อน

การสร้างงบประมาณความคลาดเคลื่อนการวัดที่ติดตั้ง

การตรวจรับไม่ควรอ้างเพียงความแม่นยำโรงงานในสภาวะอุดมคติ ต้องรวมผลจากการวัดระยะหรือความดัน ระดับอ้างอิงสำรวจ การชดเชยก๊าซหรือความหนาแน่น การเคลื่อนของจุดติดตั้ง และการแบ่งขั้นค่าดิจิทัลหรือสเกลซอฟต์แวร์

ก่อนรวมความไม่แน่นอนหลายค่าทางสถิติ ให้ตรวจความเป็นอิสระและระบุความเอนเอียงเชิงระบบ ไม่มีสูตรสากลสำหรับรวมค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดทุกค่า