Измерение гидростатического давления с помощью пьезорезистивных датчиков уровня

Повседневную жизнь на планете Земля во многом определяет вода, которая одновременно и источник жизни, и опасная стихия, и просто то, что освежает жарким летним днем. Ввиду абсолютной важности этого элемента необходим его надежный мониторинг.

Без точных измерений невозможно чем-то эффективно управлять. Планирование любых процессов от водоподготовки до очистки сточных вод и гидрометрии невозможно без правильных вводных параметров. Существует множество устройств и оборудования, позволяющих увидеть полную картину гидрометрической инфраструктуры. Однако почему-то популярным средством измерения уровня воды остается уровнемер с точностью до +/- 1 см, аналоговый, который нужно осматривать визуально и который не передает данные в цифровом формате. Но сегодня есть гораздо более совершенные и точные приборы для дистанционной передачи измеренных параметров, включая пьезорезистивные датчики для измерения уровня как поверхностных, так и грунтовых вод.

Измерение уровня с помощью датчиков давления

Датчики давления для измерения уровня устанавливаются на дне резервуара или водоема. В отличие от обычных уровнемеров, с них не считать показания не намочившись. Но в этом нет необходимости, так как пьезорезистивные датчики уровня разработаны, чтобы удовлетворять современным требованиям автоматического управления процессом. Они ведут измерения без человеческого вмешательства, что делает возможным непрерывный мониторинг уровня воды в труднодоступных местах.

Гидростатические датчики уровня измеряют гидростатическое давление на дне резервуара, где оно остается пропорциональным высоте водного столба. Кроме того, оно зависит от плотности жидкости и силы гравитации. Согласно закону Паскаля это приводит к следующей формуле:

p(h) = ρ * g * h + p0

p(h) = гидростатическое давление

ρ = плотность жидкости

g = сила гравитации

h = высота водного столба

Важные факторы для бесперебойного мониторинга уровня

Так как пьезорезистивные датчики давления размещаются на дне, они защищены от воздействия поверхностных факторов, таких как пена или мусор. Но, конечно, приборы должны быть адаптированы для подводных условий.

Например, в соленой воде лучше использовать датчик уровня в титановом корпусе. Но при возможных гальванических эффектах предпочтителен прибор из PVDF. Для большинства пресных жидкостей достаточно высококачественной нержавеющей стали. Наконец, во избежание повреждения приборов из-за молний необходимо правильное заземление.

Современные датчики уровня: все данные с одного устройства

Пьезорезистивные датчики уровня можно использовать для измерения уровня в открытых водоемах и закрытых резервуарах, а также подземных вод. В открытых водах будут использоваться датчики относительного давления. В них компенсация атмосферного давления обеспечивается с помощью капиллярной трубки внутри кабеля. Датчики дифференциального давления обычно используются в емкостях, где нужно принимать во внимание слой газа, оказывающий давление на жидкость.

Так как пьезорезистивные датчики уровня работают автономно и их можно оптимизировать для очень высоких давлений, становятся возможными измерения на больших глубинах. Теоретически ограничений глубины нет, нужна лишь достаточная длина кабеля.

Кроме всего вышесказанного, стоит отметить универсальность современных датчиков. В конце концов, нас интересует не только уровень воды, очень важный фактор ее качество. Например, чистоту подземных вод можно определить по их электропроводности: чем ниже проводимость, тем чище вода. Кроме того, сегодня доступны датчики уровня, измеряющие температуру. Пьезорезистивные датчики уровня решают широкий спектр задач мониторинга, и, безусловно, стоит сделать выбор в их пользу.