スプリング101：性能と用途を考慮した13のタイプを探る
機械工学におけるスプリングの多用途性に驚嘆したことはありますか？自動車のサスペンションから精密機器に至るまで、この縁の下の力持ちは重要な役割を果たしています。このブログ記事で、私たちは...
液面計がどのようにして産業を円滑に運営しているのか、不思議に思ったことはないだろうか。この記事では、磁気式フリッププレート・ゲージから超音波センサーまで、一般的な液面計の動作原理について詳しく説明します。これらのデバイスを理解することで、どのように液面を正確に測定・監視し、化学処理や水処理などの用途で安全性と効率性を確保しているのかを知ることができます。これらの重要な機器の背後にある魅力的なメカニズムと、実際のアプリケーションを探求してください。
マグネットフロートレベルゲージ、マグネットフリップコラムレベルゲージとしても知られている。
このゲージは、浮力と磁気カップリングの原理に基づいて開発された通信容器の原理で作動する。
測定容器内の液面が上下すると、フロート内部の永久磁石鋼が磁気カップリングを介して磁気フリップコラムインジケータパネルに伝達され、赤と白のフリップコラムが180°回転する。
液面が上昇すると欄が白から赤に反転し、液面が下降すると赤から白に反転する。パネル上の赤と白の交点が容器内の実際の液面の高さを示し、これにより液面が表示される。
フロート式レベル計は、主に浮力と静磁場の原理に基づいて作動する。
磁石を含むフロート（以下、フロートと呼ぶ）の測定媒体内での位置は、浮力の影響を受けます：液面の変化は、磁気フロートの位置の変化につながります。
フロート内の磁石がセンサー（磁気リードスイッチ）と相互作用し、回路に接続された部品（固定抵抗器など）の数を変化させ、その結果、計装回路システム内の電気量が変化する。
基本的には、磁気フロートの位置の変化が電気量の変化を引き起こす。容器内の液面の状態は、これらの電気量の変化を検出することによって反映される。
テープ式レベルゲージは、機械的平衡の原理に基づいて設計・製造されています。
液面が変化すると、フロートの浮力によって元の機械的バランスが崩れ、スチールテープの動きによって新たな均衡が達成される。
液面検出装置（フロート）は、液面の状態に基づき、スチールテープが動くようにトリガーをかける。この変位が トランスミッションシャフト スチールテープの動きによって、カウンターが液面を表示する。
レーダー式レベル計は、飛行時間の原理に基づく測定器である。レーダー波は光速で伝播し、その伝播時間は電子部品によってレベル信号に変換される。
プローブは高周波パルスを発し、ケーブル状のプローブに沿って伝播する。
これらのパルスが材料の表面にぶつかると、反射して戻ってきて装置内のレシーバーで受信され、レシーバーは距離信号をレベル信号に変換する。
磁歪式レベルゲージのセンサー作動中、センサー内の回路は導波管ワイヤーにパルス電流を誘導する。
この電流は、ワイヤに沿って伝播する間に、ワイヤの周囲にパルス電流磁場を発生させる。
レベルゲージのセンサー・プローブにはフロートが取り付けられており、プローブに沿って液面の変化に応じて上下する。フロートの内部には永久磁石のリングがあります。
パルス電流の磁界がフロートの磁気リングの磁界にぶつかると、フロート周辺の磁界が変化し、磁歪材料でできた導波管ワイヤー上のフロートの位置にねじれ波パルスが発生する。
このパルスは導波管ワイヤーに沿って一定の速度で送り返され、検出機構によって検出される。パルス電流とねじれ波の時間差を測定することにより、フロートの正確な位置、ひいては液面の位置を正確に知ることができる。
高周波アドミタンスレベルメータは、センサと制御機器から構成される。
ロッド式、同軸式、ケーブルプローブ式のセンサーがビン上部に設置される。センサー内のパルスカードは、レベル変化を制御機器に送られるパルス信号に変換します。
制御機器は、計算処理の後、これらの信号を表示された工学単位に変換し、それによって連続レベル測定を達成する。
音叉型レベルコントローラーの動作原理は、音叉のベースに取り付けられた一対の圧電結晶が、音叉をある共振周波数で振動させる。
音叉が測定媒体と接触すると、その周波数と振幅が変化する。
これらの変更はインテリジェント回路によって検出・処理され、スイッチ信号に変換される。
ガラス板レベルゲージは、フランジを介して容器と接続し、ガラス板を通して容器内の液面高さを即座に読み取ることができる装置です。
圧力式レベルゲージは、静圧測定の原理を採用しています。
レベルトランスミッタが検査対象の液体の特定の深さに浸漬されると、センサは液体によって及ぼされる圧力に直面します。この圧力は、ガスガイドのステンレス鋼を介してセンサーの陽圧チャンバーに導入されます。
同時に、流体表面上の大気圧Poはセンサーの負圧チャンバーに接続され、センサー背面のPoを相殺する。これにより、センサーは圧力をρ.g.H.として測定することができます。圧力Pを測定することにより、流体の深さを決定することができます。
静電容量式液面計は、静電容量の変化を検出して液面の高さを測定します。液体を満たした容器に金属棒を挿入し、棒をコンデンサーの一方の極、容器の壁をもう一方の極として機能させる。
2つの極の間の誘電体は、液体とその上の気体で構成されます。液体の誘電率ε1と上部の気体の誘電率ε2が異なる（ε1 > ε2）ことから、全体の誘電率、したがって静電容量は液面が上昇するにつれて増加します。
逆に液面が下がると、誘電率も静電容量も低下する。
したがって、静電容量式液面計は、2つの極間の静電容量の変化を観察することで、液面の高さを測定することができる。
インテリジェント電気フロート式液面計は、アルキメデスの原理と磁気カップリングの原理に基づいて設計された液面測定器です。
この装置は、液面、界面レベル、密度の測定に使用でき、同時に上下限アラーム信号の出力も行う。
メカニカルバランスの原理を応用して設計・製造されています。液面が変化すると、フロートに作用する浮力によって元の機械的バランスが崩れ、スチールテープ（ロープ）の動きによって新たなバランスが得られます。
液面検出装置（フロート）は、液面の状態に応じてスチールテープ（ロープ）を移動させ、変位伝達装置はスチールテープ（ロープ）の移動により現場表示器を駆動し、表示装置に液面の状態を表示する。
フロートはフロートチャンバー内の流体中に沈められ、トルクチューブシステムに堅く接続されている。トルク・チューブ・システムが耐える力は、フロートの重量から受ける浮力を差し引いた正味の値である。この合力を受けて、トルク・チューブはある程度回転する。
フロート室内の液体の位置、密度、水位が変化すると、水没したフロートが受ける浮力が変化し、トルク管の回転角度が変化する。
この変化は、トルク管に堅固に接続されたセンサーに伝えられ、出力電圧変動を引き起こし、電子部品によって増幅され、4-20mAの電流出力に変換される。
フロートレベルトランスミッタは、マイクロコントローラと関連する電子回路を使用して、プロセス変数の測定、電流出力、LCDディスプレイの駆動、HART通信機能を提供します。
電気式接触レベル計は、水と蒸気の抵抗率の違いに基づいて設計されています。
電極から測定管本体へのインピーダンスは、水中では低く、蒸気中では高くなる。
水位が変化すると、水中の電極の数が変化し、抵抗値が変化する。
この情報は二次計器に送信され、水位表示、アラーム、保護インターロックなどの機能を実現する。
磁気2色電子液面計は、高品質のステンレス鋼と輸入電子部品を使用して製造されています。
表示部には高輝度LED2色発光ダイオードを使用し、柱状の表示画面を形成する。
LEDライトカラムの赤色と緑色の変化により、液面の上下限警報と制御を行うことができる。
外部レベルゲージは、ソナー測距と「マイクロ振動分析」技術の原理を利用し、容器の外側から液面を測定する機器である。
外部レベルゲージの小型超音波センサーは、タンク底部と側壁部の2箇所に設置され、密度変動補正に使用される。
外部レベルゲージセンサーからの信号はマイクロプロセッサーによって変換され、ローカルディスプレイまたはユーザーコントロールシステムに出力され、タンク内の液体の高さと体積を計算することができる。
静圧式レベルトランスミッターは、ステンレス鋼ケーシング内に拡散シリコンオイル充填コアを封入し、センサーダイアフラムを保護するために前端に保護キャップを備え、同時に流体がダイアフラムにスムーズに接触することを保証する。
防水配線は外装ケーシングに密閉され、ケーブル内部の通気チューブが外部環境との接続を維持し、結露防止設計の内部構造となっている。
超音波液面/位置ゲージは、超音波センサーと制御回路で構成されています。
センサーが発した超音波が液面で反射し、戻ってくるまでの時間を測定して計算に使用する。
温度センサーを介して、超音波の伝搬過程における温度の影響を調整し、それを液面から超音波センサーまでの距離に変換する。
この情報はLCDに表示され、4mA～20mADCのアナログ信号を出力するため、現場での遠隔読み取りが可能。
差圧式液面トランスミッタは、2点間の圧力差を測定し、このデータを電気信号に変換して制御室の電気部品に中継することで動作します。
このタイプのゲージは、主に密閉圧力容器内の液面測定に使用される。差圧の大きさが液面の高さに対応します。
レベルは、差圧計を使って気相と液相の間の差圧を測定することによって決定される。
MachineMFGの創設者として、私は10年以上のキャリアを金属加工業界に捧げてきました。豊富な経験により、板金加工、機械加工、機械工学、金属用工作機械の分野の専門家になることができました。私は常にこれらのテーマについて考え、読み、執筆し、常にこの分野の最前線にいようと努力しています。私の知識と専門知識をあなたのビジネスの財産にしてください。
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