Wat is een capacitieve niveausensor?
Wat is een capacitieve niveausensor. De capacitieve vloeistofniveausensor meet de hoogte van de vloeistof door de verandering in capaciteit te meten. Het is een metalen staaf die in de met vloeistof gevulde houder is gestoken.
De metalen staaf fungeert als de ene pool van de condensator, en de wand van de houder vormt de andere pool. Het medium tussen de twee elektroden bestaat uit vloeistof en lucht.
De diëlektrische constanten van vloeistof en lucht verschillen van elkaar. Als het vloeistofpeil verandert, verandert de capaciteit mee, waardoor het vloeistofpeil kan worden gemeten.
Wanneer het vloeistofpeil stijgt, neemt de totale diëlektrische constante tussen de twee elektroden van de capacitieve vloeistofpeilmeter evenredig toe, waardoor de capaciteit toeneemt.
Omgekeerd geldt dat wanneer het vloeistofpeil daalt, de waarde van ε afneemt en ook de capaciteit afneemt.
Werkingsprincipe van capacitieve niveausensor
Een condensator bestaat uit twee geleidende platen die van elkaar worden gescheiden door een diëlektricum.
Het opslagvermogen van een condensator, bepaald door de capaciteit C, is rechtstreeks afhankelijk van de oppervlakten van de platen (A), de afstand tussen de platen (d) en de diëlektrische constante van het materiaal tussen de platen:
Capacitieve sensoren worden gebruikt in vloeistoffen die niet-geleidend zijn en een hoge diëlektrische constante (ε)en kan worden gebruikt voor continue niveaubewaking.
Een capacitieve sonde, zoals hieronder afgebeeld, bestaat uit een binnenste staaf met een buitenmantel die in de vloeistof is ondergedompeld waarvan we het peil willen meten.
De capaciteit van de sonde wordt gemeten tussen de binnenste staaf en de buitenste mantel met behulp van een capaciteitsbrug. In het gedeelte dat zich buiten de vloeistof bevindt, fungeert lucht als diëlektricum tussen de staaf en de buitenste mantel.
In het ondergedompelde gedeelte is het diëlektricum dat van de vloeistof, wat een grote capaciteitsverandering veroorzaakt wanneer het vloeistofpeil verandert. Als de tank van metaal is gemaakt, kan deze als buitenmantel dienen.
De verandering in capaciteit is recht evenredig met de hoeveelheid vloeistof. Voor dit soort metingen moet de diëlektrische constante van de vloeistof bekend zijn.
De meeste materialen hebben bij een bepaalde temperatuur een eigen permittiviteit. In figuur 1.1 staan enkele voorbeelden van materialen met hun eigenschappen.
Toepassingsgebied
(1) Niveaudetectie in silo’s, tanks en bunkers, zowel voor grenswaardedetectie als voor continue meting;
(2) Geleidende en isolerende vloeistoffen – chemische industrie, olievelden, water- en afvalwaterzuivering;
(3) Geleidende en isolerende slurry – papierproductie, farmaceutische industrie, water- en afvalwaterzuivering;
(4) Poeder, as, poeder – elektriciteitscentrales, metallurgie, cement;
(5) Pellets, steenkool, graancentrales, metaalindustrie, graan;
(6) Interface tussen twee verschillende vloeistoffen – olie-industrie, chemische industrie.
Wat zijn de voordelen van een capacitieve niveausensor?
- Het is geschikt voor hoge druk, hoge temperaturen, sterke corrosie, snelle kristallisatie, antikleef-, antivries- en vaste poeder- en korrelvormige materialen
- Ze hebben geen bewegende onderdelen en zijn gemakkelijk schoon te maken
- Relatief goedkoop en betrouwbaar
- Eenvoudig te installeren en gemakkelijk aan te passen aan verschillende scheepsafmetingen
- Goed meetbereik, van enkele cm tot ongeveer 100 m
- Eenvoudig in gebruik
Om een beter begrip te krijgen van de vraag “Wat is een capacitieve vloeistofniveausensor?”, Kacise verdeelt het ter verduidelijking in drie delen.
