I. หลักการทำงาน

• สูตรหลัก: ความสูงของระดับ H = 2v × t โดยที่ v คือความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่นไมโครเวฟในโพรบ และ t คือเวลาเดินทางไปกลับของสัญญาณ
• การโฟกัสสัญญาณ: หัววัดจะจำกัดพลังงานไมโครเวฟให้อยู่ในพื้นที่จำกัด หลีกเลี่ยงปัญหาการกระจายตัวของสัญญาณเรดาร์แบบไม่สัมผัสที่แพร่กระจายในอากาศ ส่งผลให้สัญญาณสะท้อนกลับมีความแรงและเสถียรมากขึ้น

II. ส่วนประกอบหลัก

1. หน่วยอิเล็กทรอนิกส์: ทำหน้าที่สร้าง ส่ง รับ และประมวลผลสัญญาณไมโครเวฟ ประกอบด้วยไมโครโปรเซสเซอร์ในตัวสำหรับการคำนวณและส่งข้อมูลออก (เช่น สัญญาณ 4-20mA, HART, RS485)
2. หัววัด (ท่อนำคลื่น): “ช่องทางการส่งสัญญาณ” สำหรับสัญญาณไมโครเวฟ โดยมีประเภททั่วไปดังนี้:
   • หัววัดแบบแท่งแข็ง: เหมาะสำหรับของเหลวที่มีความหนืดต่ำและสภาวะที่ไม่เกิดการปั่นป่วน ให้ความต้านทานต่อการสั่นสะเทือนสูง
   • หัววัดแบบสายเคเบิลเหล็ก: เหมาะสำหรับถังลึก ของเหลวที่มีความหนืดสูง หรือของเหลวที่มีของแข็งแขวนลอย เนื่องจากมีความยืดหยุ่นสูง
   • หัววัดแบบโคแอกเซียล: สัญญาณเดินทางระหว่างตัวนำด้านในและด้านนอก เหมาะสำหรับตัวกลางที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ (เช่น น้ำมันเบา ก๊าซเหลว) พร้อมความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่ดีขึ้น
3. หน้าแปลน/ส่วนเชื่อมต่อสำหรับติดตั้ง: ใช้สำหรับยึดอุปกรณ์เข้ากับด้านบนของถัง โดยเลือกวัสดุตามระดับการกัดกร่อนปานกลาง (เช่น สแตนเลส 316L, Hastelloy)

III. ลักษณะสำคัญ

1. ความสามารถในการป้องกันการรบกวนสูงในสภาวะที่ซับซ้อน

• สัญญาณไมโครเวฟเดินทางไปตามหัววัด ช่วยลดผลกระทบจากปัจจัยแวดล้อม เช่น ไอน้ำ ฝุ่นละออง ฟอง หรือละอองน้ำ และยังคงเสถียรแม้ในสภาพแวดล้อมที่มีฟองมาก (เช่น ถังหมักเบียร์) หรือภายใต้การกวนอย่างรุนแรง
• ไม่ถูกรบกวนจากโครงสร้างภายในถัง (เช่น เครื่องกวน แผ่นกั้น) เนื่องจากสัญญาณจะแพร่กระจายไปตามหัววัด หลีกเลี่ยงเสียงสะท้อนปลอมที่มักเกิดขึ้นในเรดาร์แบบไม่สัมผัส

2. ความแม่นยำและความเสถียรในการวัดสูง

• ความแม่นยำในการวัดโดยทั่วไปอยู่ในช่วง ±0.05%FS ถึง ±0.1%FS โดยมีข้อผิดพลาดในการทำซ้ำต่ำถึง ±0.02%FS ซึ่งเหนือกว่าเรดาร์แบบไม่สัมผัสบางรุ่น
• ความแรงของสัญญาณสะท้อนขึ้นอยู่กับการสัมผัสระหว่างหัววัดกับตัวกลางเป็นหลัก ทำให้เหมาะสำหรับตัวกลางที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ (เช่น น้ำมันเบนซิน ก๊าซเหลว)

3. ความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสื่อที่หลากหลายและสภาพแวดล้อมสุดขั้ว

• ความเข้ากันได้กับตัวกลาง: สามารถวัดของเหลว (รวมถึงของเหลวที่มีความหนืดสูงและตกผลึกได้ เช่น น้ำเชื่อมและโซดาไฟ), อนุภาคของแข็ง (เช่น เม็ดพลาสติก ผงถ่านหิน), สารละลายข้น (เช่น โคลน น้ำผลไม้) และส่วนต่อประสาน (เช่น ส่วนต่อประสานระหว่างน้ำมันกับน้ำ) ได้
• ความทนทานต่อสภาพแวดล้อม: ทนต่ออุณหภูมิสูง (-50℃ ถึง 400℃) ความดันสูง (สูงสุด 40MPa) และสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง เหมาะสำหรับเครื่องปฏิกรณ์เคมี ถังเก็บแรงดันสูง ฯลฯ

4. การติดตั้งที่ยืดหยุ่นสำหรับพื้นที่จำกัด

• หัววัดสามารถสอดเข้าไปในถังขนาดเล็ก ภาชนะรูปทรงไม่สม่ำเสมอ หรือภาชนะที่มีสิ่งกีดขวางภายใน โดยไม่จำเป็นต้องมีพื้นที่เปิดด้านบน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการปรับปรุงหรือพื้นที่แคบๆ

IV. สถานการณ์การใช้งาน

• อุตสาหกรรมเคมี: การวัดระดับในเครื่องปฏิกรณ์ ถังเก็บแรงดันสูง/ต่ำ และการตรวจจับรอยต่อระหว่างน้ำมันกับน้ำ
• ปิโตรเลียมและปิโตรเคมี: การวัดระดับในถังน้ำมันดิบ ถังน้ำมันเบา (น้ำมันเบนซิน ดีเซล) และถังเก็บก๊าซเหลว
• อาหารและเครื่องดื่ม: การวัดระดับในถังหมักที่มีฟองมาก (เช่น เบียร์ โยเกิร์ต) ถังน้ำเชื่อม และน้ำผลไม้ข้น (โดยใช้หัววัดที่ทำจากวัสดุเกรดอาหาร)
• การบำบัดน้ำ: การวัดระดับในถังบำบัดน้ำเสียและบ่อตกตะกอน โดยหลีกเลี่ยงการรบกวนจากฟอง
• อุตสาหกรรมพลังงาน: การวัดระดับในไซโลเก็บผงถ่านหินและถังเก็บเถ้า และการตรวจสอบระดับหม้อไอน้ำอุณหภูมิสูง

ว. ข้อจำกัด

1. ข้อกำหนดในการบำรุงรักษาสำหรับการวัดแบบสัมผัส: หัววัดสัมผัสกับตัวกลางโดยตรง จึงมีโอกาสเกิดคราบสกปรกหรืออุดตันเนื่องจากความหนืด จึงต้องทำความสะอาดเป็นประจำ ตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงอาจทำให้หัววัดสึกหรอ ส่งผลให้ต้องใช้วัสดุพิเศษ (ซึ่งทำให้ต้นทุนสูงขึ้น)
2. ระยะการวัดที่จำกัด: ระยะการวัดสูงสุดขึ้นอยู่กับความยาวของหัววัด โดยรุ่นทั่วไปมีระยะตั้งแต่ 0.3 เมตรถึง 30 เมตร ซึ่งไม่เหมาะสำหรับถังขนาดใหญ่มาก (เรดาร์แบบไม่สัมผัสสามารถครอบคลุมได้ถึง 100 เมตร)
3. ข้อจำกัดในการใช้งานด้านสุขอนามัย: ในอุตสาหกรรมอาหาร ยา และสถานการณ์อื่นๆ ที่ต้องการสุขอนามัยสูง กระบวนการตรวจสอบความถูกต้องของการทำความสะอาดหัววัดมีความซับซ้อน ซึ่งอาจทำให้ต้นทุนการปฏิบัติตามข้อกำหนดเพิ่มสูงขึ้น (เรดาร์แบบไม่สัมผัสมีข้อได้เปรียบมากกว่าเนื่องจากไม่มีการสัมผัส)
4. ความเสี่ยงต่อการสึกหรอของหัววัด: ในกรณีที่มีการกวนหรือการไหลของของเหลวที่ไม่ราบเรียบ จำเป็นต้องติดตั้งปลอกป้องกันหัววัดเพื่อป้องกันการแตกหักจากการชนกัน

VI. ความแตกต่างหลักจากเรดาร์แบบไม่สัมผัส

บทสรุป