Tại sao cần dùng cảm biến đo hóa chất?

Để phát hiện các hóa chất có tính chất ăn mòn cao như axit hoặc các hóa chất độc hại trong các bồn chứa, hệ thống xử lý nước thải, phòng thí nghiệm,…người ta thường dùng các phương pháp khác nhau nhưng cách thức đơn giản nhanh chóng và có độ chính xác cao là sử dụng thiết bị cảm biến đo hóa chất.

Thiết bị này có công dụng gì? Tại sao cần dùng cảm biến hóa chất? Hãy cùng tìm hiểu với CNSG ngay trong bài viết này.

Lý do cần dùng cảm biến đo hóa chất

• Đặc trưng tiêu biểu nhất của các loại hóa chất, đặc biệt là axit thường sẽ có độ ăn mòn lớn với các thiết bị đo. Hai loại thành phần hóa học phổ biến được nhiều người biết đến dạng hóa chất axit đó chính là H2SO4 hoặc HCL dạng đặc hoặc loãng.
• Những chất hóa học này thường là dạng hợp chất hóa học hay được dùng trong nhiều ứng dụng như tạo hóa chất tẩy rửa, xử lý như rác thải, … trong công nghiệp đây cũng là dạng hợp chất xúc tác giúp đẩy nhanh quá trình phản ứng hóa học.
• Tương tự như một số hợp chất hóa học hữu cơ khác như Propylene, Ethylene hay Ethylene Dichloride,… đều là dạng chất hóa học ở dạng lỏng dùng để pha chế ra các loại như nhựa PVC, nhựa cách nhiệt… 
• Các hóa chất này không chỉ độc hại với máy móc thiết bị mà còn gây hại với sức khỏe con người khi tiếp xúc trực tiếp, vì vậy cần có thiết bị chuyên dụng được gọi là cảm biến đo hóa chất có chức năng cảm biến khi phát hiện ra các hóa chất gây hại.

Xem thêm:

• Cảm biến độ ẩm là gì? Có những ứng dụng quan trọng nào?
• Cảm biến kim loại là gì? Đặc điểm và ứng dụng

Cảm biến đo hóa chất bằng siêu âm

Khái niệm

• Cảm biến đo hóa chất siêu âm là loại cảm biến có khả năng đo mức hóa chất nhưng không cần tiếp xúc mà sử dụng những gợn sóng siêu âm. Những gợn sóng siêu âm này được thiết kế bắn ra từ phần đầu của cảm biến. Sẽ sản sinh ra dạng sóng tới và sóng phản xạ.
• Khi sóng tới này chạm vào các dạng bề mặt như  mặt nước hóa chất, bức tường,… thì ngay tại vị trí chạm, sóng tới sẽ sản sinh ra dạng sóng phản xạ. Hai tín hiệu trả về này sẽ được đưa vào nguồn phân tích và cho biết chiều cao của bồn chứa hóa chất.
• Đặc thù của loại cảm biến đo hóa chất bằng siêu âm này phụ thuộc vào bề mặt của chất lỏng. Chất lỏng hóa chất cần đo càng tĩnh lặng thì độ chính xác càng lớn. 

Phân loại cảm biến đo hóa chất siêu âm

• Cảm biến siêu âm không hiển thị: là dạng cảm biến đo hóa chất chỉ dùng với mục đích để đo mức cao trong bồn. Để cài đặt đo mức cho bộ này, người dùng chỉ cần sử dụng bút từ để thay đổi giải đo. Loại cảm biến này hay dùng đo mức hóa chất tại sông, hồ, giếng hoặc các bồn thực phẩm, …
• Cảm biến siêu âm có hiển thị : đây là loại cảm biến vừa dùng để hiển thị mức tại chỗ vừa dùng để truyền tín hiệu. Cảm biến siêu âm này sẽ được cài đặt bằng nút bấm trên màn hình. Đối với các bồn hóa chất, việc giám sát tại chỗ này giúp làm tiện cho quá trình trộn dung dịch khi mở van tại chỗ. Điểm khác biệt tạo nên ưu điểm lớn của thiết bị này có khả năng lọc nhiễu sóng và tinh chỉnh scale giá trị chính xác đến phần nghìn.

Ưu và nhược điểm cảm biến siêu âm

Ưu điểm:

• Cảm biến đo hóa chất siêu âm giúp đảm bảo an toàn xuyên suốt trong quá trình sử dụng việc đo mức hóa chất.
• Độ chính xác cao, sai số chỉ ở mức 0,1%
• Dòng cảm biến này có khả năng Calib lại giải đo khi xảy ra nhiều sự sai số.
• Có tiêu chuẩn phòng chống cháy nổ, trong các môi trường có sản sinh ra khí metan hoặc H2 hay nhiều O2 thì nên tiêu chuẩn chống cháy nổ này rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống.
• Truyền thông được bằng tín hiệu ModBus.

Nhược điểm:

• Thiết bị cảm biến đo hóa chất này không phù hợp cho loại bồn dùng axit đặc.
• Có nhiều hơi nước tồn tại trong bồn.
• Bị giới hạn vì đặc tính chỉ dùng để đo hóa chất / dòng nước có độ tĩnh lặng cao, khả năng đo và phản xạ chính xác thấp hơn khi dòng nước bị khuấy.

Cảm biến đo mức nước hóa chất tiếp xúc

Cảm biến đo mức chất lỏng hóa chất bằng điện dung có nhiều khác biệt so với loại đo mức hóa chất siêu âm. Đây là loại cảm biến đo hóa chất sử dụng thanh que điện cực để đo mức tiếp xúc với nước hóa chất.

Đối với phương pháp đo mức nước dạng tiếp xúc này. Hiện nay, có phương pháp đo mức được sử dụng chính là loại cảm biến điện dung dạng que dò và loại cảm biến dạng radar. Một loại là sử dụng dạng que điện cực để đo mức. Loại còn lại là sử dụng sóng radar di chuyển theo chiều dọc của que dò.

Cảm biến điện dung dạng que dò

• Cảm biến điện dung dạng que dò là một loại cảm biến điện cực. Que dò của thiết bị này được thiết kế giống như một tụ điện dung. Khi và chỉ khi có chất lỏng tiếp xúc đến mức nào của que dò. Thì phần hai bản cực sẽ được thông với nhau. Từ đó sẽ kết nối và phát ra tín hiệu.
• Khi chất lỏng tiếp xúc với que dò đến đâu, thì cảm biến sẽ đo được mức chiều cao tương ứng ra tín hiệu 4-20mA.
• Trên thị trường hiện nay, hầu hết các dạng thanh que dò điện cực đều sẽ được thiết kế có khả năng chống lại sự ăn mòn điện hóa. Chính vì vậy, loại que dò này sẽ được làm bằng chất liệu thép không gỉ 316 hoặc 304. 
• Đối với một số môi trường có nồng độ hóa chất cao, thanh que dò sẽ được bọc thêm một lớp nhựa có khả năng kháng lại sự ăn mòn từ hóa chất. Lớp nhựa này được thiết kế dùng để chống sự ăn mòn, chống nhiệt độ cao và còn dùng để đo mức cho những khu vực cần sự an toàn vệ sinh.

Cảm biến đo mức radar

• Tương tự giống với dạng cảm biến điện dung que dò, loại cảm biến đo mức hóa chất bằng radar cũng được sử dụng với một que dò gắn trên cảm biến. 
• Tuy nhiên, loại này có nguyên lý hoạt động khác bằng cách dùng các dạng sóng radar trong dãy tần số cao để đo mức nước hóa chất liên tục.
• Nếu so sánh với loại điện dung có que dò, độ chính xác của loại cảm biến radar này cao hơn nhiều.

Môi trường đo:

• Với ưu điểm nhờ khả năng chống nhiệt cùng với sự đa dạng để áp dụng đo cho nhiều loại môi trường hóa chất. 
• Loại cảm biến đo hóa chất bằng radar này có khả năng chịu đựng được nhiệt độ cao lên đến 200 độ C so với môi trường đo.
• Đối với một số môi trường cần có tiêu chuẩn chống cháy nổ, thì nó sẽ chịu được nhiệt độ cao nhất lên đến 300 độ C. 
• Trong một số phản ứng khi trộn hóa chất ở phòng thí nghiệm, sẽ dễ dàng sản sinh ra một số loại chất như H2, O2 hay Metan… Đó là dạng môi trường luôn cần dùng cảm biến radar để chống nổ. 
• Ứng dụng cơ bản của cảm biến đo mức chất hóa học bằng radar còn có thể dùng đo mức hóa chất trong thực phẩm. Một số môi trường như sông ngòi, giếng, phân bón hoặc đo mức dầu DO…cũng ưu tiên dùng loại cảm biến này.

Ưu và nhược điểm cảm biến tiếp xúc

Ưu điểm

• Cảm biến đo hóa chất tiếp xúc thường có độ chính xác cao
• Chịu được nhiệt độ lên đến hơn 200 độ C.
• Phù hợp đo cho bồn chứa axit từ 1m đến 2m
• Có tiêu chuẩn phòng chống cháy nổ.
• Truyền thông tín hiệu RS485.

Nhược điểm

• Không dùng để lắp gần cánh khuấy.
• Giá thành cao, thường phải đặt hàng.