شما اینجا هستید: صفحه اصلیآزمایش غیرمخربتست التراسنیک - UTمفهوم آلتراسونیک؟

مفهوم آلتراسونیک؟

مفهوم آلتراسونیک؟
 

مهندسی آلتراسونیک عبارت است از کاربرد امواج مکانیکی- صوتی با فرکانسی بالاتر از حد شنوایی انسان. شنوایی انسان در محدوده فرکانس 10dHz الی 20dKHz می باشد. امروزه از لغت مگاسونیک برای امواج با محدوده فرکانسی بالاتر از 1000dKHz استفاده می شود. یکی از کاربردهای مهم امواج آلتراسونیک، استفاده از ضربه ناشی از کاویتاسیون ایجاد شده توسط آن در فرآیند شستشوی آلتراسونیک می باشد. اصول کلی این روش مبتنی بر غوطه وری قطعات مورد نظر در یک مایع واسطه می باشد که این مایع، توسط یک مولد امواج آلتراسونیک با فرکانس و شدت بسیار بالایی مرتعش شده و کاویتاسیون به وجود آمده، عمل شستشو و پاک کردن قطعه را انجام می دهد. کاویتاسیون عبارت است از شکل گیری و انهدام مرتب حباب های بخار درون مایع به خاطر خلاء ناشی از عقب نشینی سطح و موج فشار ناشی از برگشت سطح. در این پدیـده، به خــاطر خـلاء نسـبی، جــوشـش حجــمی ولی بدون افزایــش دمـای مـایــع صــورت
می پذیرد، هرچند دمای مایع صورت می پذیرد، هرچند هنگام برگشت سطح و ایجاد موج فشار، دمای محلی در حد و ابعاد ملکولی در نزدیکی محل ترکیدن حباب بسیار زیاد است. محاسبات نشان می دهد که در این محل، دمایی بیش از 5500 درجه سانتیگراد و فشاری بیش از 67MPa تولید می شود

کاربردهای آلتراسونیک: عملیات اتصال: جوشکاری مواد غیر هم جنس، دوختن، آب بندی، لحیم کاری.
عملیات ماشینکاری: سوراخکاری، حفره زنی و ایجاد سطوح آزاد با کمک فناوری CNC بر روی مواد ترد
کمک به عملیات شکل دهی: در آهنگری، ریخته گری مداوم، اکستروژن و کشش عمیق
کمک به عملیات ماشینکاری سنتی: در تراشکاری، فرزکاری، سوراخکاری و سنگ زنی
کمک به فرآیندهای نوین تولید: در ماشینکاری الکتروشیمیایی، لیزر و تخلیه الکتریکی برای بهبود خواص سطحی و افزایش نرخ باربرداری عملیات فیزیکی و شیمیایی: ایجاد واکنش شیمیایی و فیزیکی، تسریع واکنش ها، کاهش آلودگی، عملیات بر روی اضافات سمی، آماده سازی سنگ معدن جهت ذوب و تصفیه، همگن سازی، امولوسیون سازی، انحلال، گاز زدایی، پراکنده سازی کلوئیدی
عملیات شستشو: شستشوی قطعات ظریف یا مستحکم، با زدودن چربی ها، گرد و خاک و سایر آلودگی ها و تا اندازه ای رفع پلیسه های ظریف از لبه ها
پزشکی: جراحی توسط چاقوی آلتراسونیک؛ تخریب سلول های بدخیم؛ عمل آب مروارید چشم؛ پیشگیری از پوسیدگی، جرم گیری و عصب کشی دندان ها؛ شکستن سنگ کلیه، مثانه و کبد؛ برداشتن چربی اضافی بدن (لیپوساکشن)؛ برداشتن بافت های مرده و مواد خارجی زخم و نیز در سونوگرافی
عملیات آئروسول: رطوبت سازی، خشک کردن افشانه ای، سرد سازی با تبخیر، احتراق بهتر سوخت از طریق اتمیزه کردن آن،
بهبود پوشش دهی بدنه خودرو و قطعات صنعتی توسط روش الکتروفوریز
آزمون‌های مخرب و غیر مخرب
استفاده در رادارهای آموزشی، سونار برای نقشه برداری دریایی، آزادسازی تنش های پس ماند، پلیسه زدایی، شناور سازی، کف زایی و کف زدایی، باستان شناسی (تمیز کردن سفال های شکسته و سنگواره ها و ترمیم آنها)
و کاربردهای روز افزون و گسترده دیگر در بسیاری از حوزه های علوم و مهندسی

 امواج ماورای صوت را به روشهای مکانیکی و الکتریکی و مغناطیسی می‌توان تولید کرد. ابزار مکانیکی تولید ماورای صوت عبارت است از: سیرن ، سوتک گالتن ، مولد الکتریکی ، مولد مغناطیسی ، نوسانگر پیزو الکتریک و نوسانگر مانیتواستریکتیو که در زیر برخی از آنها که کاربرد وسیعی دارند شرح مختصری می‌دهیم.

سیرن
سیرن از یک ظرف محکم ساخته شده است که بوسیله لوله‌ای به تلمبه تراکم هوا مربوط می‌شود و می‌توان در آن هوای با فشار زیاد متراکم کرد. در قسمتی از سطح بالایی این ظرف دو صفحه فلزی گرد محور واحدی قرار دارند که بر روی آنها تعدادی سوراخ به یک فاصله از محور موجود است. صفحه پایین ثابت است و صفحه بالایی می‌تواند بر روی آن با سرعت زیاد دوران کند.


سوراخهایی که بر روی این دو صفحه موجود است، می‌توانند در مقابل یکدیگر قرار گیرند. ولی امتداد آنها در صفحه بالایی و پایینی برهم قرار ندارد و طوری است که وقتی هوایی با فشار زیاد از سوراخهای پایینی به دهانه سوراخهای بالایی می‌رسد، تغییر جهت و امتداد می‌دهد. و همین تغییر جهت حرکت هوا سبب می‌گردد که بر صفحه بالایی نیرویی اثر کند و آن را به چرخش در آورد. فرکانس صوتی که سیرن تولید می‌کند با تعداد سوراخهای صفحه دوّار (p) و نیز تعداد دوری که صفحه گردان سیرن در ثانیه دوران می کند (n) نسبت مستقیم دارد (f = pn). که در آن f فرکانس صوت می‌باشد.


معمولا بر روی سیرنها دستگاهی است که می تواند صوت حاصل را مشخص کند. ولیکن اگر تعداد سوراخها در صفحه بسیار زیاد و نیز فشار هوا یا بخار آب که در ظرف سیرن متراکم شده است، بسیار زیاد باشد، ارتعاشات ماورای صوت تولید می‌شود. به کمک این سیرنها امواجی تا فرکانس200 کیلو هرتز تولید کرده‌اند.
وتک گالتن
در سال 1883 نخستین بار گالتن متوجه امواج ماورای صوت شد. او با استفاده از لوله بسته‌ای که به کمک یک پیچ می‌توانست طول آن را تغییر دهد، ارتعاشات صوتی بسیار ریزی با فرکانس زیاد تولید کرد. و ضمن کاهش تدریجی طول لوله بسته متوجه شد که در هنگام دمیدن در آن صدایی را نمی‌شنود. ولیکن سگی که در نزدیکی وی بود عکس العمل نشان می‌دهد. همین موضوع او را متوجه امواج ماورای صوت کرد.


در سال 1900 میلادی آ. ادلمان سوتک گالین را کامل کرد و آن را به فرکانس حدود 170000 هرتز رسانید. در سال 1916 میلادی هارتمان بر اساس کارهای قبلی سوتکی ساخت که در آن هوای متراکم از یک سوراخ مخروطی شکل خارج و به دهانه لوله استوانه‌ای شکل که طول و قطر آن برابر است وارد می‌گردد و تولید صوت می‌کند. در سوتک هارتمان سرعت خروج هوا و برخورد آن به لوله سوتک بسیار زیاد و بیش از سرعت صوت است.
 

نوسانگر مغناطیسی
این نوسانگرها براساس خاصیت ماگنتوستریکشن و استفاده از یک میدان الکتریکی متناوب ساخته می‌شود. خاصیت ماگنتوستریکشن عبارت است از تغییر شکل و تغییر حجم یک ماده مغناطیسی (آهن ، نیکل و کبالت) در اثر آهنربا شدن. ساده‌ترین تغییری که در اثر آهنربا شدن یک ماده مغناطیسی بررسی می‌شود تغییر نسبی طول یعنی Δl/l است. که در این رابطه Δl تغییر طول و ا طول اولیه ماده مغناطیسی است.

اگر میله ای از یک ماده مغناطیسی مانند نیکل را انتخاب کنیم و در اطراف آن یک سیم روپوش دار بپیچیم و آن را در یک مدار الکتریکی قرار دهیم، مشاهده می‌شود که هر گاه جریان الکتریکی از سیم پیچ بگذرد طول میله کوتاه می شود و پس از قطع جریان میله به طول اولیه خود باز می گردد. چنانچه بتوانیم به کمک یک رئوستا شدت جریان الکتریکی را افزایش دهیم، تغییر طول میله Δl بیشتر می شود.

ضمنا اگر جهت جریان الکتریکی را تغییر دهیم باز هم میله منقبض خواهد شد. مشخص می‌شود که کاهش طول میله که در اثر میدان مغناطیسی سیم پیچ و آهنربا شدن آن ظاهر می‌شود، به جهت میدان الکتریکی بستگی ندارد. ولیکن اندازه تغییر طول میله به اندازه شدت میدان الکتریکی بستگی دارد. در عمل نوسانگرهای مغناطیسی را به این ترتیب می‌سازند که به جای میله‌های نیکلی ورقه‌های نازک نیکلی که رویه‌ای از یک ماده عایق الکتریکی دارند، بکار می‌برند.

این ورقه ها را مانند آنچه در هسته‌های ترانسفورماتور مشاهده می‌کنیم بر روی یکدیگر قرار می‌دهند و به هم متصل می‌کنند. علت بکار بردن ورقه‌های نیکل به جای میله نیکل جلوگیری از جریانهای گردابی (جریان فوکو) است. ضمنا بجای آنکه فقط از یک سیم پیچ استفاده شود، دو سیم پیچ به دور هسته نیکلی پیچیده می‌شود، که از یکی جریان مستقیم و از سیم پیچ دیگر جریان متناوب عبور می‌کند.

 

سنسور فراصوتی (Ultrasonic Sensor) :

تاريخچه اين سنسور به سال 1912 میلادی و بعد از غرق شدن کشتی تایتانيک بر می گردد .

بعد از غرق شدن تایتانیک دانشمندان به دنبال راه حلی برای تکرار نشدن این فاجعه افتادند ، که اگر

کاپتان کشتی به هر دلیلی قادر به دیدن جلو کشتی نبود وسیله ای هشدار دهنده او را از وجود

مانع مطلع سازد .

در سال 1912 میلادی آقای L F Richartson با الهام از طبیعت و استفاده از مسیریابی

خفاشها موفق به ساخت سنسور فراصوتی شد . خفاشها به دلیل بینایی ضعیف و حساس به نو

ر، از امواج فراصوتی برای تشخیص موانع استفاده می کنند .

اما از آن سال تا کنون که نزدیک به یک قرن از آن می گذرد این سنسور کاربردهای فراوانی در

زندگی ما پیدا کرده است که به چند نمونه از این کاربردها می پردازیم .

1 . ابتدا برای نزدیک شدن بیشتر به این سنسور به معرفی آن در دزدگیر اتوموبیل و وسیله

هشدار دهنده فاصله در اتوموبیل می پردازیم که مطمعنا همه ما کاربرد سنسور فراصوتی

را در دزدگیر اتوموبیل از نزدیک دیده ایم .

2 . سپس به کاربردهایی همچون استفاده در ثبت دقیق ترین زمان ممکنه در ورزش دومیدانی

3 . استفاده در باک هواپیما برای فهمیدن مقدار سوخت

4 . استفاده در کنترل دور ماشینهای صنعتی

5 . کاربرد در علم هواشناسی جدید

6 . و در آخر به دبی متر التراسونیک می پردازیم که امیدوارم مورد توجه شما عزیزان

قرار گیرد .

 

 

چکیده ای از چگونگی کار سنسور التراسونیک :

امواج التراسونيك به دسته­ای از امواج مكانيكی گفته مي­شود كه فركانس نوسانشان بيش از

محدوده شنوايی انسان 20KHz باشد.

یک سنسور التراسونیک غالبا دارای یک فرستنده و یک گیرنده امواج التراسونیک

می باشد که این امواج بعد از برخورد با یک مانع منعکس  شده  و به طرف سنسور

برمی گردند و با توجه به زمان بازگشت و همچنین کیفیت امواج بازتابش شده به فاکتورهایی

همچون فاصله تا مانع ، نوع مانع و سرعت مانع  دست پیدا می کنیم . لازم به ذکر است که هر

ماده ای به یک کیفیت خاص امواج التراسونیک را از خود عبور و مقداری از آن را

باز تابش می دهد .

این امواج بدلیل خواصی که دارند کاربردهای متنوع و بعضاً جالبی دارند. با محاسبه­ایی ساده می­توان دریافت که اگر نقطه­ایی با فرکانس 25 کیلوهرتز و دامنه 10 میکرومتر نوسان کند شتاب آن بالغ بر 25 هزار برابر شتاب ثقل می­شود. این شتاب و به طبع آن سرعت بالا در مایعات باعث ایجاد کاویتاسیون می­شود و در هنگام انفجار حبابهای ایجاد شده فشاری در حدود 200 بار ایجاد می­گردد. از طرف دیگر اگر حرکت نسبی با مشخصات فوق میان دو سطح جامد برقرار شود ازدیاد دما باعث جوش خوردن دو سطح به یکدیگر می­شود که Ultrasonic Welding می­باشد.

امواج اولتراسونیک مانند دیگر امواج دارای خاصیت شکست، انعکاس، نفوذ و پراش می­باشند. برای تولید این امواج روشهای متفاوتی وجود دارد.

مجموعه­های اولتراسونیک معمولاً از سه بخش کلی تشکیل می­شوند:

1. مبدل

2. بوستر

3. تقویت کننده یا هورن.
مبدل نقش تولید امواج مکانیکی و تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی را دارد, بوستر و تقویت کننده نیز وظیفه انتقال و تقویت دامنه حرکت و رساندن ‌آن به مصرف کننده را به عهده دارند

كاربرد اولتراسونيك در صنايع غذايي:

 

نحوه استفاده از امواج اولتراسوند در صنايع غذائي دو گونه است. كاربرد اولتراسوند با شدت بالا و با شدت پائين. از امواج اولتراسوند با شدت پايين به عنوان روش تجزيه‌اي در تهيه اطلاعات مربوط به ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي مواد غذايي استفاده مي شود. در اين حالت توان به كار رفته به حدي پائين است كه پس از قطع امواج اولتراسونيك هيچگونه تغييري در خواص فيزيكي و شيميايي مواد غذايي ايجاد نمي شود در نتيجه به اين تكنيك non-destrusive يا غير مخرب گويند و از آن مي توان در اندازه گيري ضخامت، تشخيص جسم خارجي، اندازه گيري فلوريت، تعيين تركيبات متشكله، اندازه ذرات، و غيره استفاده كرد. در حاليكه امواج اولتراسوند با شدت بالا كه در آنها از توان بالا استفاده مي شود به عنوان ابزاري در تغيير ويژگي هاي مواد غذايي نظير هموژنيزه كردن، تميز كردن، استريل كردن، حرارت دادن، امولسيفيه كردن، مهار فعاليت آنزيم ها و ميكروبها و متلاشي كردن سلول، تشديد واكنش هاي اكسيداسيون، اصلاح گوشت، اصلاح كريستاليزاسيون، و . . . استفاده مي شود

presence / absence detection

تعيين ضخامت

تشخيص ماده خارجي

اندازه گيري فلوريت

اندازه گيري درجه حرارت

تعيين تركيب و ميكرواستراكچر

on-line sensors

1-2 - مقدمه

 

جمع آوري و توزيع داده هاي هيدرولوژيكي بين کاربران متشكل از يك سلسله مراحل سيستماتيك و قدم به قدم مي باشد كه با پايش، ضبط و انتقال داده ها به اتاق فرمان آغاز گشته و با پردازش، آرشيو كردن و بكارگيري اطلاعات توسط كاربر خاتمه پيدا مي كند [شكل (1-2)].

 

Transmission

 

sse

Sensing element

Signal Transformation

Signal Conditioner

Signal Transformation

Display & Processing

 

 نمودار بلوکي سيستم هاي اندازه گيري.

پيشرفتهاي حادث در علم الكترونيك و صنعت رايانه اي منجر به خلق و توسعه حسگرها، تجهيزات پردازش، ذخيره و انتقال داده ها گرديده كه به مراتب ارزانتر، سريعتر و از دقت و قابليت اعتماد بيشتري در مقايسه با روشهاي سنتي برخوردار مي باشد.

در فصل حاضر، ضمن ارائه تعريفي از تراز سطح آب، روشهاي مختلف اندازه گيري آنان معرفي گشته و با طبقه بندي روشها در دو گروه كاملا" متمايز، بررسي نحوه عملكرد روشهاي مختلف اندازه گيري تراز سطح آب با جزئيات بيشتري آورده شده است. درنهايت با مقايسه حسگرهاي مختلف و برشمردن معايب و محاسن هر يك امكان انتخاب بهترين حسگر پايش سطح آب ميسر گرديده است.

 

2-2- پايش تراز آب

 

تراز آب (Stage) عبارت است از اختلاف ارتفاع سطح آب و ارتفاع سطح مبنا در ايستگاههاي هيدرومتري، تراز آب به ارتفاع اشل نيز مشهور است. سطح مبنا ممكن است يك سطح مبناي محلي و يا سطح آبهاي آزاد باشد.

پايش و جمع آوري داده هاي تراز سطح آب بوسيله حسگرهاي مكانيكي، الكترومكانيكال و الكترونيكي امكان پذير مي باشد. معمولترين حسگرها شامل حسگرهاي شناوري، حسگرهاي آلتراسونيك، حسگرهاي فشاري، حسگرهاي خازني و مقاومتي، حسگرهاي راداري و حسگرهاي ليزري مي باشد. در بخشهاي بعدي اين گزارش به شرح تفصيلي هر يك از اين حسگرها پرداخته خواهد شد.

 

3-2- روش هاي مختلف اندازه گيري تراز سطح آب

براي اندازه گيري تراز سطح آب در رودخانه روشـهاي متعددي وجـود دارد. اندازه گيري تراز سطح آب خود در مقوله اندازه گيري طول مي گنجد. براساس شكل (2-2)، اگر محل نصب عنصر اندازه گيري (حسگر) ثابت باشد، عملا" مي توان با كم كردن ارتفاع محل نصب اين عنصر از فاصله اندازه گيري شده، ارتفاع تراز سطح آب در رودخانه را محاسبه نمود.
 

                        water level                                                                              

 

در ارتباط با اندازه گيري طول، روشهاي بسيار زيادي وجود دارد. از ميان اين روشها برخي از آنها براي اندازه گيري  (Stage)مناسب هستند. از آن ميان مي توان به روشهاي زير اشاره نمود:

 

حسگرهاي شناوري  (Floater  sensors)

حسگرهاي آلتراسونيك  (Ultrasonic  sensors)

حسگرهاي فشاري (Pressure  sensors)

حسگرهاي خازني  (Capacitance  sensors)

حسگرهاي راداري  (Radar  sensors)

حسگرهاي ليزري  (Laser sensors)

روشهاي فوق الذكر را مي توان برحسب موضوعات مختلف دسته بندي نمود كه در زير به آن اشاره مي گردد:

 

 

4-2- طبقه بندي روشهاي اندازه گيري براساس چگونگي تماس با آب

 

الف – روشهاي تماسي  (Contact  method)

روشهاي غير تماسي(Non-contact method)

 

در روش هاي تماسي عملا" عنصر اندازه گيري (حسگر) در ارتباط مستقيم با آب مي باشد. مثلا" در روش اندازه گيري به کمک شناور، جابجا شدن يک شناور در سطح آب تبديل به کميتهاي الکتريکي شده و مورد استفاده قرار مي گيرد. در مقابل روش هاي تماسي، روش هاي غيرتماسي قرار دارد. در اين روشها عنصر اندازه گيري در يک ارتفاع مشخص نصب مي گردد. معمولا" با تابش يک موج (الکترو مغناطيسي يا مکانيکي) به سطح آب اندازه گيري صورت مي گيرد.

مزايا و معايب اين دو روش در جدول زير ارائه شده است.

 

جدول (1-2): مقايسه روشهاي  تماسي و غير تماسي از ديدگاه مزايا و معايب

 

روش تماسي

روش غيرتماسي

 

 

مزايا

امکان اندازه گيري در مخازن تحت شرائط سرريز شدن مخزن

امکان اندازه گيري تحت شرائط وجود کف و foam

عدم وابستگي زياد به نوع سيال

امکان اندازه گيري تغييرات زياد سطح سيال

 

معايب

وابستگي به نوع سيال

وابستگي به شرائط محيطي

معمولا" در مقايسه باروشهاي تماسي پرهزينه تر هستند

 

براساس دسته بندي صورت گرفته شده مي توان روشهاي تماسي و غيرتماسي را به صورت زير از يکديگر جدا نمود:

 

روش تماسي:

روش اندازه گيري به کمک شناور

روش هاي خازني و Conductivity  

روش هاي اندازه گيري براساس فشار

روش هاي استفاده از انکودرهاي مکانيکي يا نوري (Mechanical or optical encoder)

روش غيرتماسي:

روش ultrasonic 

روش راداري

روش ليزري

روش استفاده از Load cell

 

5-2- بررسي نحوه عملکرد روشهاي مختلف اندازه گيري تراز سطح آب

 

در اين بخش سعي مي گردد تا بصورت خلاصه روش هاي مختلف موجود براي اندازه گيري تراز سطح آب مورد بررسي قرار گيرد. روشهاي مورد بحث در اين بخش عبارتند از:

روش اندازه گيري به کمک شناور( به صورت آنالوگ و ديجيتالي)

روش اندازه گيري براساس تغييرات هدايت الکتريکي آب

روش اندازه گيري براساس تغييرات ظرفيت خازني آب

روش اندازه گيري براساس تغييرات فشار مکانيکي در کف مخازن آب

روش اندازه گيري با استفاده از Load cell 

روش ultrasonic

روش راداري 

 

روش مورد استفاده در اين طرح براساس اندازه گيري ليزري مي باشد. به همين دليل اين روش بهمراه طرح پياده شده براي بهره گيري از آن در اندازه گيري تراز سطح آب، در فصل بعد مفصل تر توضيح داده مي شود. از اين نظر در اين بخش از ذکر آن خودداري شده است.

 

1-5-2- روش اندازه گيري به کمک شناور

در اين روش از يک شناور براي پايش تغييرات سطح آب استفاده مي گردد. براي تبديل کردن جابجائي سطح به يک سيگنال الکتريکي قابل انـدازه گيري به شــيوه هاي مختلف عمـل مي شود. در شکل زير به برخي از آنان اشاره شده است.

 سيستم اندازه گيري سطح آب با استفاده از شناور و پتانسيومتر

در اين شکل با افزايش ارتفاع آب، ارتفاع شناور نيز افزايش مي يابد. بدين ترتيب شناور يک حرکت دوراني حول محور چرخش خواهد داشت. چرخش شناور از طريق يک محور اتصال دهنده، به slider منتقل شده و مقدار مقاومت در خروجي پتانسيومتر تغيير مي کند. تغييرات مقاومت پتانسيومتر مي تواند از طريق يک پل اندازه گيري (مثل پل وتستون در شکل زير) به تغييرات ولتاژ قابل اندازه گيري تبدل گردد. [2 ].

 پل وتستون

بر طبق بحث هاي فوق اگر ارتفاع آب را h و تغييرات آن را با Dh نمايش دهيم آنگاه:

DR=KDh

که K ضريب ثابت مي باشد و به مشخصات هندسي و اندازه مقاومت پتانسيومتر بستگي دارد. رابطه فوق تحت شرائطي که پتانسيومتر بصورت خطي باشد معتبر است. بزرگ بودن مقدار K باعث افزايش حساسيت اندازه گيري خواهد شد.

ارتباط بين تغييرات مقاومت و تغييرات ولتاژ خروجي در پل وتستون نيز بصورت رابطه زير مي باشد.

بدين ترتيب مي توان تغييرات ارتفاع سطح آب را به تغييرات ولتاژ تبديل کرد. اين تغييرات بصوررت يک کميت آنالوگ مي باشد که براي تبديل آن بصورت ديجيتال بايستي از مبدلهاي آنالوگ به ديجيتال استفاده کرد.

در ادامه به فرم ديگري از بکارگيري شـناور در اندازه گيـري ارتفـاع سـطح آب پرداخته مي شود. در شکل زير از يک شناور، پولي و وزنه متعادل کننده استفاده شده است. بدين تـرتيب با

Water level      

 سيستم اندازه گيري سطح آب با استفاده از شناور و پولي

جابجا شدن شناور، پولي شروع به چرخش خواهد کرد. چرخش پولي، مشابه روش قبل به ولتاژ تبديل مي شود. براي تبديل چرخش به کميتهاي قابل اندازه گيري، مي توان از انکودرهاي نوري و يا مکانيکي استفاده نمود. در شکل زير برخي از اين انکودرها نمايش داده شده است.

                   

interrupter 

(الف)    

5-2 fig

در شکل (الف) حرکت چرخش ديسک باعث عبور داندانه ها ازمقابلProximity switch مي گردد. اين سوئيچ ها بصورت سلفي و يا خازني عمل کرده و نزديک شدن فلز را حس مي کنند. بدين ترتيب در خروجي اين سوئيچ ها شکل موج پالسي خواهيم داشت. تعداد پالسها نمايشگر ميزان چرخش ديسک مي باشد. براي استفاده از اين انکودر (که تحت عنوان انکودرهاي مکانيکي نام گذاري شده اند) در اندازه گيري چرخش پولي در شکل قبل، کافي است که شفت پولي و شفت ديسک به يکديگر کوپل شوند.

در شکل (ب) انکودر نـوري رسـم شده است. در اين حالت يک ديسـک شـفاف که تعـداد زيادي نــوار شـعاعي تيـره رنـگ روي آن چـاپ شده است را مي توان مشاهده کـرد از يک عنصــر بنام photo interrupter نيز استفاده شده است. اين عنصر داراي شـياري براي عبـور ديسـک از درون آن مي باشـد. رد شــدن نــوارهاي تيره و شـفاف باعـث قطع و برقراري نور در طرفين photo interrupter شده و در خروجي اين عنصر شکل پالسي ولتاژ قابل مشاهده خواهد بود. پس در استفاده از انکودرها مي توان اين مزيت مهم را در مقايسه با پتانسيومترها مشاهده کرد که مستقيما" اطلاعات مربوط به چرخش بصورت ديجيتال در اختيار کاربر قرار مي گيرد.

در جمع بندي مي توان شکل يک سيستم اندازه گيري سطح آب رودخانه را به کمک حسگر شناوري بصورت زير در نظر گرفت

در انتهاي اين فصل بمنظور اشراف بيشتر به روشهاي اشاره شده و انجام مقايسه بين آنان، جدول زير ارائه مي گردد. در اين جدول مزايا، معايب و مشخصات هر روش ذکر شده است.

 

روش اندازه گيري

محدوده عملکرد

خطا

هزينه

وابستگي به عوامل محيطي

سادگي در پياده سازي

نگهداري

اندازه گيري با شناور

زياد

نسبتا" زياد

کم

زياد

خوب

بد

اندازه گيري با استفاده از هدايت الکتريکي

نسبتا" زياد

زياد

کم

زياد

خوب

بد

اندازه گيري با استفاده از ظرفيت خازني

معمولي

زياد

معمولي

زياد

معمولي

معمولي

اندازه گيري با استفاده از فشار مکانيکي

زياد

معمولي

معمولي

نسبتا" زياد

خوب

معمولي

اندازه گيري با استفاده از load cell

زياد

معمولي

معمولي

زياد

معمولي

بد

ultrasonic

معمولي

کم

زياد

نسبتا" زياد

بد

معمولي

radar

نسبتا" زياد

خيلي کم

خيلي زياد

کم

معمولي

معمولي

logo-samandehi