Cảm biến đo mức siêu âm

Cảm biến đo mức siêu âm là giải pháp đo lường thông minh giúp xác định khoảng cách và phát hiện vật thể nhanh chóng, chính xác mà không cần tiếp xúc. Với khả năng hoạt động ổn định trong nhiều môi trường khắc nghiệt, đây là thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống tự động hóa hiện đại công nghiệp, sản xuất.

Cảm biến đo mức siêu âm là gì?

Cảm biến đo mức siêu âm (Ultrasonic Level Sensor) là loại cảm biến đo không tiếp xúc, sử dụng sóng siêu âm để xác định mức chất lỏng hoặc chất rắn trong bể chứa, bồn chứa hoặc các hệ thống công nghiệp.

Thiết bị hoạt động theo nguyên lý phát ra sóng siêu âm và thu lại tín hiệu phản xạ từ bề mặt vật liệu, từ đó tính toán khoảng cách giữa cảm biến và mặt chất lỏng hoặc chất rắn để xác định được mức đo tương ứng một cách liên tục và chính xác.

Thông số kỹ thuật của cảm biến đo mức siêu âm

• Dải đo: 0.2m – 5m, 10m, 15m, 20m
• Độ chính xác: ±0.2% – ±1% FS
• Độ phân giải: ±0.5%
• Tần số hoạt động: 20 kHz – 200 kHz
• Nguồn điện áp: 12–24VDC, 24VDC
• Tín hiệu output: 4–20mA, 0–10V, RS485
• Nhiệt độ hoạt động: -20°C – 80°C
• Cấp bảo vệ: IP65, IP67, IP68
• Góc đo: 10° – 15°
• Thời gian đáp ứng: ≤ 1 giây

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cảm biến đo mức siêu âm

Cấu tạo của cảm biến đo mức siêu âm

• Đầu dò: Có nhiệm vụ phát và thu sóng siêu âm. Đầu dò được thiết kế kín để chống nước, chống bụi và bảo vệ linh kiện bên trong trong quá trình làm việc.
• Bảng mạch điện tử: Là trung tâm điều khiển của cảm biến, thực hiện việc phát xung siêu âm, thu tín hiệu phản hồi và xử lý dữ liệu để tính toán khoảng cách và mức đo.
• Màn hình hiển thị: Dùng để hiển thị trực tiếp giá trị đo, trạng thái hoạt động và hỗ trợ người dùng cài đặt, hiệu chỉnh thông số ngay trên thiết bị.
• Vỏ bảo vệ màn hình: Giúp bảo vệ màn hình hiển thị và các linh kiện bên trong khỏi tác động cơ học, bụi bẩn và môi trường bên ngoài.
• Vòng đệm kín: Nhằm đảm bảo độ kín hoàn toàn, chống nước, chống bụi và tăng độ bền cho thiết bị khi làm việc trong môi trường công nghiệp.

Nguyên lý hoạt động cảm biến đo mức siêu âm

Cảm biến đo mức siêu âm dựa trên việc phát và thu sóng siêu âm để xác định khoảng cách đến bề mặt chất lỏng hoặc chất rắn.

• Phát và phản xạ sóng siêu âm: Đầu dò của cảm biến phát ra các xung sóng siêu âm tần số cao truyền trong không khí hướng xuống bề mặt vật liệu cần đo. Khi sóng gặp bề mặt chất lỏng hoặc chất rắn, nó sẽ bị phản xạ ngược trở lại cảm biến.
• Thu và xử lý tín hiệu: Bộ phận thu tiếp nhận tín hiệu phản xạ và chuyển về bộ xử lý. Thiết bị đo thời gian từ lúc phát sóng đến khi nhận lại tín hiệu phản hồi. Dựa trên thời gian truyền – phản xạ và vận tốc lan truyền của sóng siêu âm trong không khí, cảm biến tính được khoảng cách theo công thức: khoảng cách = (vận tốc sóng âm × thời gian) / 2.
• Tính toán mức đo: Sau khi xác định khoảng cách, với chiều cao lắp đặt cố định, hệ thống sẽ suy ra mức chất lỏng hoặc chất rắn trong bồn theo công thức: mức = chiều cao bồn – khoảng cách đo được.

Ưu, nhược điểm của cảm biến đo mức dạng siêu âm

Ưu điểm

• Đo mức chính xác và đáng tin cậy, phù hợp nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau.
• Hoạt động theo nguyên lý không tiếp xúc, giúp hạn chế ăn mòn, bám bẩn và nhiễm bẩn môi chất.
• Không có bộ phận chuyển động nên độ bền cao, ít hư hỏng và hầu như không cần bảo trì.
• Có thể đo từ xa mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng hoặc chất rắn.
• Lắp đặt đơn giản, thường chỉ cần gắn trên đỉnh bồn chứa và có thể hiệu chuẩn nhanh chóng.
• Cho phép giám sát mức theo thời gian thực với tốc độ phản hồi nhanh.
• Độ chính xác cao, có thể đạt mức sai số rất nhỏ (tới milimet trong điều kiện lý tưởng).
• Không bị ảnh hưởng nhiều bởi tính chất của môi chất như độ nhớt, mật độ hoặc tính ăn mòn.
• Ứng dụng linh hoạt trong nhiều lĩnh vực như nước thải, hóa chất, thực phẩm, dược phẩm và môi trường.

Nhược điểm

Cảm biến đo mức siêu âm có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như bụi, hơi nước và bọt khí, làm giảm độ chính xác của phép đo. Ngoài ra, bề mặt chất lỏng không ổn định như có sóng hoặc bị khuấy trộn cũng gây sai số. Thiết bị còn chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất vì chúng làm thay đổi tốc độ truyền sóng siêu âm.

Bên cạnh đó, cảm biến không hoạt động tốt trong môi trường chân không hoặc nơi có hơi đậm đặc, và có “vùng chết” ngay dưới đầu dò nên không đo được ở khoảng cách quá gần. Việc lắp đặt sai vị trí hoặc có vật cản trong bồn cũng có thể gây nhiễu tín hiệu và làm giảm độ chính xác.

Ứng dụng của cảm biến đo mức siêu âm trong công nghiệp

Cảm biến đo dạng mức siêu âm có chức năng đo khoảng cách và phát hiện vật thể chính xác mà không cần tiếp xúc trong các hệ thống như:

• Đo mức nước trong bể chứa và hệ thống xử lý nước thải
• Giám sát nồng độ bùn trong các bể lắng của nhà máy xử lý nước
• Đo mức và kiểm soát hóa chất trong bồn chứa công nghiệp (axit, kiềm, dung môi, sơn…)
• Theo dõi mức nguyên liệu trong silo ngành thực phẩm và đồ uống (ngũ cốc, bột, đường, nước ép…)
• Đo mức nhiên liệu trong bồn chứa xăng, dầu trong các hệ thống năng lượng và công nghiệp
• Giám sát mức thức ăn chăn nuôi và nông sản trong silo nông nghiệp
• Đo mức chất lỏng làm mát, dầu thủy lực trong máy móc và dây chuyền sản xuất công nghiệp
• Ứng dụng trong đo khoảng cách và giám sát bề mặt vật liệu trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp

Hướng dẫn lựa chọn cảm biến đo mức siêu âm phù hợp

• Theo dải đo (range): Cần xác định chiều cao bồn hoặc khoảng cách đo thực tế để chọn cảm biến có dải đo phù hợp như 5m, 10m, 15m, 20m… Việc chọn đúng dải đo giúp đảm bảo độ chính xác và tránh quá tải tín hiệu.
• Theo môi trường làm việc: Tùy vào từng môi trường như nước thải, hóa chất, thực phẩm hay dung môi mà chọn loại cảm biến có vật liệu và khả năng chống ăn mòn phù hợp. Môi trường nhiều bọt, hơi hoặc bụi cũng cần loại cảm biến có khả năng lọc nhiễu tốt.
• Theo tín hiệu đầu ra: Lựa chọn tín hiệu đầu ra phù hợp với hệ thống điều khiển như 4–20mA, 0–10V hoặc RS485/Modbus để dễ dàng kết nối với PLC, HMI hoặc hệ thống giám sát.
• Theo nhiệt độ và áp suất: Cần xem xét điều kiện làm việc của bồn chứa để chọn cảm biến có khả năng chịu nhiệt và áp suất phù hợp, tránh sai số hoặc hư hỏng trong quá trình vận hành.
• Theo độ chính xác yêu cầu: Tùy vào mức độ yêu cầu giám sát (cao hay trung bình) để chọn cảm biến có độ chính xác phù hợp, đặc biệt trong các ứng dụng cần đo liên tục và kiểm soát nghiêm ngặt.

Lưu ý khi lắp đặt cảm biến đo mức siêu âm

Để cảm biến đo mức siêu âm hoạt động chính xác và ổn định, trong quá trình lắp đặt cần chú ý một số điểm quan trọng sau:

• Nên lắp cảm biến tại vị trí có bề mặt chất lỏng ổn định (tĩnh), hạn chế sóng, xoáy hoặc nhiễu động mạnh.
• Đảm bảo cảm biến được lắp cách xa thành bồn và các vật cản, tối thiểu lớn hơn bề rộng góc quét của cảm biến (ví dụ DU-100 khoảng 11°).
• Không đặt bất kỳ vật cản nào phía dưới đầu dò hoặc trong vùng phát sóng siêu âm để tránh sai số đo.
• Nếu lắp trên miệng ống (nozzle) của bồn, cần đảm bảo đúng khoảng cách kỹ thuật giữa chiều dài và đường kính nozzle để tránh ảnh hưởng đến tín hiệu phản xạ.
• Tránh lắp cảm biến tại vị trí có dòng chảy mạnh, khu vực cấp hoặc xả liệu trực tiếp. Nếu bắt buộc lắp, nên thiết kế thêm ống dẫn hoặc buồng ổn định để giảm nhiễu sóng.
• Khi lắp đặt phần ren, không vặn trực tiếp vào phần đầu cảm biến, mà phải siết đúng vị trí theo khuyến cáo của nhà sản xuất để tránh hư hỏng thiết bị.
• Dây cáp tín hiệu cần được bố trí thấp hơn đầu siết cáp, tránh nước chảy ngược vào trong gây chập hoặc hư hỏng cảm biến.

Địa chỉ cung cấp cảm biến đo mức siêu âm chính hãng, uy tín

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều đơn vị cung cấp cảm biến  đo mức siêu âm với đa dạng mẫu mã và mức giá khác nhau, vì vậy việc lựa chọn được sản phẩm chính hãng, chất lượng luôn là ưu tiên hàng đầu của người sử dụng. Một thiết bị sensor cảm biến đo mức siêu âm đạt chuẩn sẽ đảm bảo độ chính xác cao trong đo lường, độ ổn định khi vận hành và tuổi thọ sử dụng lâu dài trong nhiều môi trường công nghiệp khác nhau.

Thiết Bị Cảm Biến có hơn 17 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực cung cấp thiết bị đo lường và tự động hóa, cam kết mang đến cho khách hàng các sản phẩm sensor cảm biến đo mức siêu âm chính hãng, đầy đủ chứng từ CO-CQ, nguồn gốc rõ ràng và giá thành cạnh tranh. Các dòng sản phẩm được nhập khẩu từ nhiều thương hiệu uy tín, đáp ứng đa dạng nhu cầu như đo mức, đo khoảng cách và phát hiện vật cản trong công nghiệp.

Khi lựa chọn mua cảm biến đo mức siêu âm tại Thiết Bị Cảm Biến, khách hàng sẽ nhận được nhiều quyền lợi như:

• Cảm kết sản phẩm chính hãng, có đầy đủ chứng từ CO, CQ, hóa đơn VAT.
• Chính sách bảo hành rõ ràng từ 12–24 tháng tùy theo từng dòng sản phẩm.
• Nhân viên hỗ trợ, tư vấn và giúp quý khách lựa chọn được sản phẩm phù hợp với hệ thống.
• Sản phẩm có giá thành cạnh tranh cao, được chúng tôi nhập khẩu trực tiếp, không qua trung gian.
• Hỗ trợ hướng dẫn lắp đặt và đồng hành trong quá trình sử dụng.

Ngoài cảm biến đo mức siêu âm,Thiết Bị Cảm Biến còn cung cấp đa dạng các thiết bị cảm biến công nghiệp khác như cảm biến đo mức, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất,… Quý khách hàng có nhu cầu vui lòng liên hệ để được tư vấn và hỗ trợ nhanh chóng.