Cảm biến đo mức siêu âm: nguyên lý, chọn dải đo và lắp đặt (ultrasonic level sensor)

Bể nước sinh hoạt trên mái báo đầy liên tục trong khi nước vẫn còn thấp. Kiểm ra thì cảm biến gắn ngay sát thành bể, sóng siêu âm dội vào thành và trả về tín hiệu giả. Cảm biến đo mức siêu âm (ultrasonic level sensor) đo mức không tiếp xúc nên ít hỏng, nhưng kết quả phụ thuộc gần như hoàn toàn vào cách chọn dải và vị trí lắp. Bài này giải thích nguyên lý, cách chọn và các lỗi lắp đặt hay gặp.

Nguyên lý: đo thời gian sóng dội về

Đầu dò phát xung siêu âm xuống bề mặt chất lỏng và đo thời gian sóng phản xạ quay lại. Khoảng cách = vận tốc âm thanh × thời gian ÷ 2. Lấy chiều cao lắp đặt trừ khoảng cách đo được ra mức chất lỏng. Vận tốc âm thanh thay đổi theo nhiệt độ không khí, nên cảm biến tốt có bù nhiệt độ.

Thông số dòng Dwyer ULSS / ULSM / ULSL

Cảm biến DWYEROMEGA

Hạng mục	ULSS	ULSM	ULSL
Dải đo	0,3–5,49 m	0,5–8 m	1–15 m
Độ phân giải	2 mm	3 mm	3 mm
Kết nối quá trình	1" NPT hoặc BSPT	2" NPT hoặc BSPT	2" NPT hoặc BSPT

Thông số chung	Giá trị
Độ chính xác	±0,2% dải đo tối đa (cộng sai lệch theo nhiệt độ)
Góc chùm sóng	10°
Ngõ ra	4–20 mA hoặc 0–10 VDC tuỳ mã
Nguồn	18–28 VDC
Vỏ	NEMA 6P (IP68)
Nhiệt độ môi trường / quá trình	-20 đến 60 °C / -40 đến 80 °C
Vật liệu tiếp xúc	Đầu dò PVDF, ren inox 303, gioăng FKM
Kết nối điện	Đầu nối M12 4 chân hoặc cầu đấu

Nguồn: trang sản phẩm cảm biến đo mức siêu âm Dwyer ULSS/ULSM/ULSL trên DLK. Lưu ý giá trị nhỏ nhất của dải (0,3 m, 0,5 m, 1 m) chính là vùng gần đầu dò mà cảm biến không đo được.

Chọn dải đo: tính từ chiều cao bể

Bể	Chiều cao lắp đầu dò (từ đáy)	Cần đo khoảng cách	Chọn
Bể mái 2,5 m	2,9 m	0,4–2,9 m	ULSS (0,3–5,49 m)
Bể ngầm 4 m	4,6 m	0,6–4,6 m	ULSS hoặc ULSM
Bể PCCC 7 m	7,8 m	0,8–7,8 m	ULSM (0,5–8 m)
Silo/bể lớn 12 m	13 m	1–13 m	ULSL (1–15 m)

Mức chất lỏng cao nhất phải luôn cách đầu dò xa hơn giá trị nhỏ nhất của dải đo; nếu không, khi bể đầy cảm biến sẽ mất tín hiệu.

🔧 Kinh nghiệm hiện trường: với góc chùm sóng 10°, ở khoảng cách 5 m vệt sóng có đường kính khoảng 0,9 m (2 × 5 × tan 5°). Đầu dò đặt cách thành bể, ống, thang hoặc phao gần hơn bán kính vệt sóng sẽ bắt tín hiệu dội giả. Tránh đặt ngay trên dòng nước cấp vào bể vì bọt và sóng làm số đọc nhảy. Bể có nhiều hơi nước hoặc bọt dày nên cân nhắc công nghệ khác.

Khi nào không dùng siêu âm?

Tình huống	Thay bằng
Chỉ cần báo mức cao/thấp	Công tắc mức: công tắc âm thoa TFLS/CTF hoặc cảm biến mức cánh gạt PLS2 cho vật liệu bột
Bể nhỏ, mức cao sát nắp (dưới vùng chết)	Cảm biến áp suất thuỷ tĩnh đặt đáy bể
Có bọt dày, hơi nước đặc	Radar hoặc cảm biến áp suất

Dòng siêu âm khác: Dwyer Series ULT.

Câu hỏi thường gặp

Ultrasonic level sensor tiếng Việt là gì?

Là cảm biến đo mức bằng sóng siêu âm (cảm biến siêu âm báo mức), đo khoảng cách tới bề mặt chất lỏng mà không tiếp xúc.

Cảm biến siêu âm đo được mức dầu, hóa chất không?

Đo được nhiều chất lỏng vì không tiếp xúc; đầu dò PVDF chịu nhiều hóa chất nhưng cần kiểm bảng tương thích và tránh hơi dung môi đặc làm sai vận tốc âm.