Cảm Biến Đo Mức Siêu Âm: Nguyên Lý, Giới Hạn Và Cách Chọn

Đăng ngày 19/03/2022 · Cập nhật 24/10/2026

Cảm biến đo mức siêu âm là thiết bị đo khoảng cách từ đầu dò đến bề mặt chất lỏng (hoặc vật liệu rời) bằng sóng âm tần số cao, từ đó suy ra mức trong bể, két, kênh hở. Đây là một trong những công nghệ đo mức liên tục không tiếp xúc phổ biến nhất nhờ giá hợp lý và lắp đặt đơn giản. Bài viết là hướng dẫn tổng quan: nguyên lý, ứng dụng hợp lý, giới hạn vật lý, thông số cần đọc khi so sánh các model và cách chọn giữa siêu âm và radar. Ví dụ cụ thể theo một model xem bài đo mức két siêu âm TKWL-1600.

Nguyên lý

Đầu dò áp điện phát chuỗi xung siêu âm (thường vài chục kHz; dải đo càng dài thì tần số càng thấp), nhận sóng phản xạ từ bề mặt, đo thời gian bay và tính khoảng cách = vận tốc âm × thời gian ÷ 2. Vận tốc âm trong không khí phụ thuộc nhiệt độ (khoảng 0,17%/°C) nên thiết bị có cảm biến nhiệt độ để bù. Mức = chiều cao lắp đặt − khoảng cách đo.

Ứng dụng hợp lý

• Bể nước sạch, nước thô, bể chứa nước làm mát trong nhà máy nhiệt điện, xi măng.
• Bể và hố thu nước thải, trạm bơm.
• Đo lưu lượng kênh hở kết hợp máng Parshall hoặc đập tràn (lưu lượng tính từ cột nước).
• Bồn hóa chất ít bay hơi với đầu dò PTFE.
• Silo vật liệu rời ở khoảng cách ngắn (dải đo giảm đáng kể so với chất lỏng).

Giới hạn vật lý cần biết

Thông số cần đọc khi so sánh

• Dải đo và vùng chết: dải ghi trong catalogue thường cho bề mặt nước phẳng.
• Sai số: thường 0,25–1% dải đo hoặc theo mm; xem điều kiện tham chiếu.
• Góc chùm sóng: góc hẹp giúp tránh vật cản trong bể hẹp.
• Kiểu nối dây: 2 dây (cấp nguồn từ vòng 4–20 mA, tải tối đa thường khoảng 250 Ω) hay 4 dây (nguồn riêng, công suất phát lớn hơn, tải đến khoảng 500 Ω).
• Đầu ra phụ: relay báo ngưỡng, RS-485 Modbus.
• Vật liệu đầu dò: PVDF/PTFE cho hóa chất; ABS cho nước.
• Bảo vệ: đầu dò IP68 khi có nguy cơ ngập; bộ hiển thị IP65 trở lên.
• Chứng nhận phòng nổ nếu khu vực nguy hiểm (IEC 60079).

Siêu âm hay radar?

Siêu âm rẻ và đủ tốt cho phần lớn bể nước, nước thải ở áp suất thường. Radar (đặc biệt radar tần số cao 80 GHz) ít bị ảnh hưởng bởi hơi, nhiệt độ, áp suất và có chùm sóng hẹp – chọn radar khi bồn kín có áp, hơi nóng, hơi dung môi, hoặc cần độ ổn định cao. Xem radar TKWL-1100 và tổng quan thiết bị đo mức công nghiệp.

Lắp đặt – năm điểm quan trọng

1. Đầu dò vuông góc với bề mặt chất lỏng.
2. Không có vật cản trong chùm sóng từ đầu dò đến đáy.
3. Mức cao nhất không lấn vào vùng chết.
4. Tránh dòng nạp, xoáy; dùng ống dẫn sóng nếu bề mặt động mạnh.
5. Ngoài trời: che nắng, chống sét lan truyền cho cáp tín hiệu dài.

Câu hỏi thường gặp

Siêu âm có đo được qua nắp bồn?

Không. Sóng siêu âm phải truyền trong không khí đến bề mặt chất lỏng.

Cáp giữa đầu dò và bộ hiển thị dài bao nhiêu?

Phụ thuộc model, thường hàng chục mét với loại tách rời; dùng đúng cáp của hãng.

Đọc thêm: EchoPod DL14 Flowline.