Siêu âm đo mức bằng cách phát một xung âm xuống mặt thoáng và đo thời gian sóng dội lại. Nguyên lý đơn giản, thiết bị rẻ, lắp đặt nhanh — đó là lý do siêu âm từng thống trị đo mức nước và nước thải.
Điểm khác biệt căn bản so với radar: sóng âm cần môi trường truyền dẫn là không khí, và tốc độ âm phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ, độ ẩm và thành phần khí. Radar dùng sóng điện từ, truyền được cả trong chân không và gần như không đổi theo điều kiện khí. Đây là gốc rễ của mọi ưu và nhược điểm của siêu âm.
Siêu âm còn hợp lý ở đâu
Nước và nước thải trong bể hở. Điều kiện ổn định, không hơi, không bụi — siêu âm cho kết quả tốt với chi phí thấp hơn radar.
Đo lưu lượng qua máng hở (flume/weir). Đây là ứng dụng kinh điển: đo chiều cao cột nước trên máng rồi quy đổi ra lưu lượng. Dòng Prosonic S FMU90 tích hợp sẵn các đường đặc tính máng chuẩn, làm được cả tính toán và ghi dữ liệu.
Trạm bơm và điều khiển bơm luân phiên. FMU90 hỗ trợ nhiều đầu dò và logic điều khiển bơm, thay được cả một tủ điều khiển nhỏ.
Silo chất rắn rời cỡ vừa khi bụi không quá dày và không có yêu cầu độ chính xác cao.
Giới hạn phải biết trước
Hơi nước và sương mù. Đây là kẻ thù số một. Hơi làm suy giảm và phân tán sóng âm; bồn nước nóng hoặc bồn có hơi bốc lên sẽ cho tín hiệu chập chờn.
Bụi dày khi nạp liệu. Trong silo, lúc nạp là lúc bụi mù nhất và cũng là lúc cần số đo nhất — điểm yếu này khiến nhiều ứng dụng chất rắn chuyển sang radar.
Nhiệt độ dao động mạnh. Tốc độ âm thay đổi theo nhiệt độ; thiết bị có bù nhiệt nhưng bù theo nhiệt độ tại đầu dò, không phải theo profile nhiệt dọc bồn. Bồn ngoài trời nắng gắt có phân tầng nhiệt sẽ có sai số.
Chân không hoặc áp suất cao. Sóng âm cần môi trường khí ở mật độ hợp lý; chân không thì không truyền được.
Bọt. Bọt hấp thụ âm rất mạnh.
Compact hay tách rời
Compact (FMU30, FMU4x): cảm biến và bộ điện tử trong một thân. Lắp nhanh, rẻ, phù hợp bể nước và ứng dụng đơn giản.
Tách rời (Prosonic S FMU90/FMU95 + đầu dò FDU9x): bộ điện tử đặt trong tủ, đầu dò lắp tại bồn. Ưu điểm: đọc và cấu hình tại tủ mà không phải ra hiện trường, một bộ điều khiển quản lý nhiều điểm đo, và có logic điều khiển bơm, tính lưu lượng máng, ghi dữ liệu. Đây là cấu hình chuẩn cho trạm xử lý nước thải.
Khi chọn cấu hình tách rời, cần xác định đúng cặp bộ điều khiển và đầu dò — mỗi đầu dò FDU có dải đo và góc phát riêng, đồng thời quyết định chiều dài cáp cho phép.
So với radar: chọn thế nào
| Tiêu chí | Siêu âm Prosonic | Radar Micropilot |
|---|---|---|
| Giá thiết bị | Thấp hơn | Cao hơn ở phân khúc tương đương |
| Hơi nước, sương | Kém | Tốt |
| Bụi dày | Kém | Tốt hơn |
| Chân không / áp suất | Không dùng được | Dùng được (theo model) |
| Nhiệt độ dao động | Có sai số | Ít ảnh hưởng |
| Đo lưu lượng máng hở | Có sẵn đặc tính, rất mạnh | Cần cấu hình thêm |
Cách chốt nhanh: nếu bồn hở, môi trường sạch, ổn định và bài toán là nước hoặc máng hở thì siêu âm hợp lý. Nếu có bất kỳ yếu tố nào trong danh sách "giới hạn" ở trên thì nên tính chi phí cho radar ngay từ đầu, vì chi phí xử lý sự cố về sau thường lớn hơn phần chênh giá thiết bị.
Lỗi lắp đặt thường gặp
Đặt trong tầm với của vật cản. Sóng âm phát tán rộng hơn radar 80 GHz nhiều, nên rất dễ chạm thang, ống, thành bể. Giữ khoảng cách và chạy khử nhiễu.
Lắp ngay trên dòng nạp. Bề mặt động và bọt cục bộ làm mất echo.
Bỏ qua khoảng chết. Siêu âm có vùng chết ngay dưới đầu dò tương đối lớn so với radar — bể thấp cần tính kỹ.
Đầu dò không vuông góc mặt thoáng. Lắp nghiêng làm sóng dội đi hướng khác, không về được đầu thu.
Fast Group hỗ trợ gì
Fast Group Engineering cung cấp thiết bị đo mức siêu âm Prosonic Endress+Hauser chính hãng tại Việt Nam: tư vấn chọn compact hay tách rời, ghép đúng cặp bộ điều khiển và đầu dò FDU, đánh giá xem điều kiện quá trình có phù hợp siêu âm hay nên chuyển sang radar, hỗ trợ nhập khẩu kèm CO/CQ.
Câu hỏi thường gặp
Siêu âm đo được bao xa? Tùy đầu dò, từ vài mét tới vài chục mét. Dải đo thực tế phụ thuộc điều kiện môi trường và bề mặt phản xạ, cần đối chiếu datasheet đúng mã đặt hàng.
Dùng cho bể nước thải có mùi và hơi được không? Được, nhưng nếu hơi nước dày thường xuyên thì nên cân nhắc radar. Hơi là nguyên nhân phổ biến nhất khiến siêu âm cho tín hiệu chập chờn.
FMU90 khác FMU30 ở đâu? FMU30 là thiết bị compact một điểm đo. FMU90 là bộ điều khiển đặt trong tủ, nối với đầu dò FDU rời, quản lý được nhiều điểm đo và có chức năng điều khiển bơm, tính lưu lượng máng hở.
Có đo được chất rắn trong silo không? Được với silo cỡ vừa và bụi không quá dày; silo cao có bụi mù khi nạp thì radar phù hợp hơn.
