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Mesure de niveau

Informations générales sur la mesure du niveau de remplissage et vue d'ensemble de différents procédés de mesure

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Different principles of level measurement scheme

Définition

La mesure du niveau de remplissage détermine la hauteur de remplissage des fluides dans les réservoirs industriels comme par exemple les réservoirs de process et de stockage, les silos ou les rigoles ouvertes. À cet effet, les valeurs mesurées sont converties en signaux électroniques. Le signal émis est intégré dans le circuit de régulation de la gestion de process. Dans ce cadre, on distingue les méthodes de mesure continues et les capteurs de valeurs limites. Ci-après, nous expliquons en détail les différents types et exposons les avantages de chaque principe.

Types de mesure de niveau

Méthodes de mesure continues

Capteur de niveau ultrason

Ultrasonic level scheme
Mode de fonctionnement du principe à ultrasons

Le transmetteur envoie une onde ultrasonore vers une surface. Celle-ci réfléchit le signal. À partir de la durée de parcours du signal, l'appareil calcule la distance entre le bord inférieur du capteur et la surface. L'influence de la vitesse du son qui dépend de l'atmosphère ambiante est compensée automatiquement par le transmetteur par la saisie de valeurs spécifiques et par la mesure de la température ambiante.
Lorsque la distance entre le bord inférieur du capteur et le fond d'un réservoir est connue, l'appareil est en mesure d'indiquer le niveau de remplissage. Si la géométrie du réservoir est connue, le volume peut également être déterminé. Grâce à divers filtres d'écho parasite, l'utilisation est aussi possible au sein des réservoirs comprenant des éléments d'installation qui génèrent des échos parasites.

Les capteurs à ultrasons mesurent dans les fluides suivants :
  • Liquides
  • Fluides pâteux
  • Poudres
  • Produits en vrac
Domaines d'application des capteurs à ultrasons

Les appareils de mesure du niveau de remplissage à ultrasons conviennent pour différentes applications en raison du principe de mesure qu'ils utilisent. De ce fait, ils sont principalement utilisés dans des bassins ouverts et dans le domaine des eaux usées ainsi que dans des silos ou dans des réservoirs d'installations chimiques et de laiteries.

Ici, les avantages de la mesure sans contact entrent en compte. En effet, le degré d'encrassement de l'eau ou l'accumulation de boue dans le bassin n'influent pas sur le résultat de mesure. De plus, il n'existe aucun contact direct avec le fluide ce qui rend également possible les applications avec des exigences élevées en matière d'hygiène.

Avantages
  • La mesure s'effectue indépendamment des propriétés du fluide
  • Convient pour les fluides abrasifs et agressifs grâce à la mesure sans contact

Mesure du niveau de remplissage selon le principe du radar

Radarprinzip zur Füllstandsmessung
Mode de fonctionnement de la mesure radar

L'appareil de mesure radar se compose d'un boîtier avec un système électronique, d'un raccord de process avec une antenne et d'un capteur. L'antenne du capteur radar émet de courtes impulsions radar d'une durée d'env. 1 ns. Ces dernières sont réfléchies par le produit de remplissage et réceptionnées par l'antenne sous forme d'échos. Les ondes radar se déplacent à la vitesse de la lumière.

La durée de parcours des impulsions radar entre l'émission et la réception est proportionnelle à la distance et donc à la hauteur de remplissage. La hauteur de remplissage ainsi déterminée est convertie en un signal de sortie correspondant puis émise sous forme de valeur mesurée.
Les capteurs radar mesurent dans les fluides suivants :   

  • Liquides
  • Fluides pâteux
  • Poudres
  • Produits en vrac
Domaines d'application des capteurs radar

Les capteurs de niveau sont souvent utilisés pour les fluides agressifs ainsi que pour les conditions de process dynamiques comme par exemple les températures élevées ou les fluctuations de pression. La mesure s'effectue sans contact, tout comme lors de la mesure à ultrasons. Étant donné qu'il n'existe aucun contact direct avec le fluide, le principe de mesure convient particulièrement pour les applications hygiéniques. Les processus de production des produits à base de yaourt se déroulent de manière contrôlée dans un environnement hautement stérile. De ce fait, ils impliquent des exigences particulières concernant les possibilités de nettoyage de toutes les pièces en contact avec le fluide. Par conséquent, les procédures de nettoyage sont extrêmement strictes étant donné que la contamination par des bactéries externes entraîne la perte d'une charge complète. Le principe sans contact du radar n'est pas influencé par les variations de densité du yaourt et ne subit aucune abrasion due aux fruits.

En outre, la mesure sans contact est insensible aux influences dues à la pression et au vide et convient pour la mesure du niveau de remplissage dans les réservoirs de stockage. Afin de pouvoir dissoudre la bauxite dans le cadre de cette application, de la soude caustique diluée est ajoutée dans le mélangeur et mélangée à la bauxite. Afin d'obtenir une utilisation optimale du process, il est important de réguler le niveau de remplissage au sein d'une plage définie. L'appareil de mesure radar enregistre la hauteur de remplissage actuelle et la transmet au système de commande. Même les agitateurs rotatifs ne perturbent pas la mesure. L'atmosphère de vapeur ambiante n'a pas d'importance non plus.

Avantages
  • Précision élevée des valeurs mesurées
  • Idéal pour les conditions de process dynamiques

Microonde guidée

Geführte Mikrowelle Füllstandsmessung
Mode de fonctionnement du principe des microondes guidées

Des microondes à haute fréquence sont guidées le long d'une tige ou d'un câble métallique. Dès que la surface du fluide est atteinte, ces ondes sont réfléchies et réceptionnées par le capteur. À partir de la durée de parcours des ondes, le niveau de remplissage est déterminé puis émis sous forme de valeur mesurée.

Détection de niveau limite

Flotteur interrupteur

Float Switch Level Principle
Mode de fonctionnement du principe du flotteur

Un flotteur constitue un capteur qui « flotte » sur le liquide grâce à sa faible densité. Au sein du flotteur se trouvent un aimant ainsi qu'un ou plusieurs contacts reed. Une fois que le niveau de remplissage défini est atteint, l'aimant active les contacts reed du fait de la poussée verticale. La mesure s'effectue indépendamment des facteurs d'influence comme par exemple la pression, la température, la conductivité et la formation de bulles des fluides. Par conséquent, ce principe convient pour différentes applications comme par exemple les fluides moussants ou les surfaces dynamiques ainsi que dans une plage de température étendue.
Les capteurs à flotteur mesurent dans les liquides suivants:

  • Liquides

Interrupteur de niveau à diapason

Tuning Fork Level Scheme
Mode de fonctionnement du principe de la fourche oscillante

Une fourche oscillante se trouve dans le réservoir. Celle-ci est excitée par voie piézoélectrique et oscille à sa fréquence de résonance mécanique d'env. 1 200 Hz. La fréquence d'oscillation change au contact avec le fluide. La variation de fréquence est enregistrée par l'oscillateur intégré et convertie en ordre de commutation.

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