مقياس المستوى فوق الصوتي

يُشترى مقياس المستوى فوق الصوتي لما لا يلمسه. فحيما يحمل الوعاء ماء صرف، أو حمضًا، أو منتجًا غذائيًا، أو علقًا، يلزم أن يقاوم الجهاز الملامسُ الوسطَ وأن يُنظَّف بعده، ويلزم الوصول إلى الطافية أو المجس. والقياس من فوق السطح يُسقط هذا كلَّه: فيبقى المحوّل في الهواء فوق الوعاء ولا يبلغه ما فيه.

وما تشتريه من بساطة يُدفَع في الهندسة. فالجهاز يريد مسارًا خاليًا من وجهه إلى السطح، وفي وعاء فيه شيء تكون تلك تنازلاً أصغر مما يبدو أول وهلة.

كيفية إجراء القياس

يرسل المحوّل دفعة صوت إلى أسفل ثم ينصت. تنعكس النبضة عند التغيّر في الكثافة عند السطح وترجع، والزمن بين الإرسال والاستقبال هو المسافة؛ وبتنقيص ذلك من ارتفاع التركيب يبقى المستوى. ولأن سرعة الصوت تتوقَّف على حرارة الهواء الذي تقطعه، حمل الجهاز حسّاس حرارة وصحّح التوقيت عليه، فلهذا كانت حرارة الموضع جزءًا من الاختيار لا تفصيلاً محيطًا.

ومن تلك الجملة الواحدة ثلاث حدود هندسية، وفي مجموعها يُقرَر هل الوعاء قابل للقياس أصلًا. فمباشرة تحت الوجه نطاق لا يستطيع الجهاز أن يفصل فيه إرساله عن الصدى الراجع، وأعلى مستوى يُسمَح للوعاء بأن يبلغه يجب أن يبقى تحته. والنبضة تتّسع وهي تسير، فربما بلغ الشعاع في وعاء طويل ضيّق جدارَ الوعاء أو وصلة داخله فرجع صدى كاذب قبل أن يرجع صدى السطح. ولكل مدى أقل مسافة بين المحوّل وجدار الوعاء، لأن ارتداد الجدار يصل قريبًا في الزمن من ارتداد السطح.

المدمجة والمنفصلة

لا يختلف الشكلان إلّا في موضع الرأس. فالمدمجة تحمل المحوّل في رأسها وتُركَّب على الوعاء، وهو ترتيب الخزان الذي فوقه خلوص بيِّن وسطحه يُبلَغ إليه. والمنفصلة تضع المحوّل على الوعاء والرأس حيث يقرأه إنسان، وهو ما يريده الخلوص المنخفض، أو الوعاء الذي لا منفَذ إلى أعلاه، أو منطقة الغسيل بالماء.

وترتّب على ذلك أمران سوى الراحة. فالمنفصلة تأخذ تغذية الشبكة الكهربائية مع التغذية المنخفضة، فيصلح ذلك لمعمل فيه تغذية عند الوعاء ولا تغذية منخفضة عنده. وليست فيها الخيارات اللاسلكية التي تعرضها المدمجة، فموقع ناءٍ لا أسلاك إليه يؤول إلى المدمجة.

المدى والتعتيم والوعاء الصغير

المدى والدقة هما الرقمان اللذين يطلبهما المشتري أولًا، ولا يكفيان وحدهما في هذا النوع. فمسافة التعتيم من ترتيب المحوّل لا من المدى، ولهذا أعطت المادة أرقامًا مختلفة للمدمجة والمنفصلة على الامتداد الواحد، ولهذا كانت الصيغة القصيرة التعتيم هي التي تجعل الوعاء الضحل قابلًا للقياس. وصيغة التعتيم الصغيرة موجودة لذلك القدر بعينه: تغطّي وعاءً لا يزداد عمقه على متر أو مترين، بمسافة تعتيم تُعَدّ بالسنتيمترات لا بعشرات منها.

وهذا الترابط هو سبب أن يبدأ حديث المواصفات من الوعاء لا من الجهاز. فارتفاع الوعاء وأعلى مستوى يبلغه ما فيه يقرّران معًا هل يمكن رفع الجهاز ما يُبقي ذلك المستوى خارج نطاق التعتيم، أم يلزم أن يتغيّر المدى أو التركيب أو المبدأ.

المخارج والتحكم

يعطي الجهاز خرجًا تماثليًا 4-20 mA ووصلة RS-485 تنطق Modbus-RTU، وهو الطريق المعتاد إلى متحكِّم أو نظام تحكم، وزوجًا من تلامسات المرحل معدَّلًا للقطع عند جهد الشبكة. والمرحلات هي التي تجعل جهازًا واحدًا يقوم بعمل ولا يقتصر على الخبر: فمفتاح مستوى يحرّك مضخّة أو يفتح صمامًا يريد تلامسًا، والإنذار يريد غيره. وتعرض الصيغة المنفصلة أربعة تلامسات خيارًا حيث كثُرت الأفعال.

ودقة الخرج التماثلي معطاة عند 0,2% من كامل المدى مستقلّة عن دقة القياس، وخيرٌ أن يبقى مقدارَين متباينَين: فأولهما يصف جودة الإشارة بين الجهاز وما يقرأها، والثاني يصف القياس نفسه.

حدود القياس واعتبارات الاختيار

حدود التقنية هي الحدود الهندسية الثلاثة السابقة، وحسنُها أن تُذكر كما هي لأن لكلٍّ منها علاجًا أرخص من تغيير الجهاز. فالمستوى الذي يبلغ داخل نطاق التعتيم يُتعامَل معه أحيانًا برفع التركيب، أو بإيصال بئر تثبيت يعلو فوق الوعاء. والشعاع الذي يبلغ الجدار يُضيَّق، أو يُنقَل الجهاز، أو يُقاس الوعاء بمبدأ آخر. وحيما حمل الهواء فوق السطح بخارًا أو تكثّفًا أو غبارًا أو رغوة فلا تُغني الهندسة شيئًا، والرادار هو الجواب هناك؛ ولهذا يُرسم الحدّ بين التقنيتين بالجوّ فوق الوسط لا بمدى القياس، لأن الاثنين يغطّيان الامتداد نفسه.

وتترك المادة أرقامًا غير محسومة، وهي مسجَّلة لا مُتمرَّر عليها. فالدقة معبَّر عنها ثلاثة تعبيرات في الوثيقة نفسها، وفئة الدقة ليست نسبة من كامل المدى. ومسافة التعتيم تختلف بين الصيغتَين للمدى الواحد. وترتيب التغذية يختلف بينهما. والعلاقة بين وحدة الاتصال اللاسلكي الاختيارية ووحدة 4G المنفصلة غير مشروحة.

الطلب

العناصر التي تحسم الجواب هي: ارتفاع الوعاء وقطره وأدنى مستوى وأعلاه في الخدمة؛ والوسط وما فوقه من بخار أو غبار؛ وحرارة العمل والمتطرفة عند الجهاز؛ وهل يتكوَّن على السطح رغوة أو تكثّف أو اضطراب؛ وما داخل الوعاء وكم يمكن تقريب الجهاز من الجدار؛ وهل يلزم رؤية القراءة محليًا أم تكفي إشارة؛ والمخارج المطلوبة ومن يقرأها؛ وهل ثمّة أسلاك عند الوعاء؛ والتغذية المتوافرة. فرسم الوعاء يجيب عن أكثر هذا دفعةً واحدة، وهو أنفع مفرد في الاستفسار. والكمية، وميناء الوصول، وتاريخ التسليم المطلوب تُتمّ الاستفسار.