Nivåmätare

Vad en nivåmätare gör

En nivåmätare mäter fyllnadsgraden i en behållare eller sil, antingen kontinuerligt
(ger ett analogt värde 0–100 %) eller som punktnivå (hög-/låglarm).
Valet av teknik beror på medium (vätska/fast), dielektricitets­konstant,
temperatur, tryck, ångor, skum m.m. Nedan beskrivs de fem efterfrågade
metoderna, deras arbetsprincip, styrkor, begränsningar och typiska
användningsområden.

Guidad radar (GWR, Guided Wave Radar)

• Princip: En kort mikrovågspuls skickas ned längs en probe (stav eller vajer).
  Pulsen reflekteras vid gränssnittet mellan två medier; tidsdifferensen ger nivån
  (Time-Domain-Reflectometry).
• Fördelar:
  • Noggrann ±2–5 mm, oberoende av tryck, temperatur och ånga.
  • Fungerar bra vid låga ε_r-värden och kan mäta gränssnitt (t.ex. olja/vatten).
  • Kräver ingen lufttom zon ovanför nivån – kan monteras i smala torn eller stillrör.
• Begränsningar:
  • Sonden är i kontakt med processen → risk för beläggning, nötning eller dragkrafter vid rörliga bulk­material.
  • Maxlängd cirka 40 m; kräver variant med vikt för pulver.
• Typiska applikationer: Separatorer, smala kolonner, LNG-tankar, slam i avloppsverk.

Nivåvakter (punktnivåbrytare)

• Syfte: Ger endast ”på/av”-signal för överfyllnadsskydd, torrkörningslarm, pumpstyrning.
• Vanlig teknik: Vibrerande gaffel, flotör, kapacitiv, roterande paddel, magnetostriktiv, optisk, RF-admittans.
• Styrkor: Billiga, enkla, ofta SIL-klassade för säkerhetskretsar.
• Begränsningar: Ingen kontinuerlig utsignal; varje instrument täcker bara en fast larmnivå.

Radar (fri­strålande, 24–80 GHz)

• Princip: Antennen sänder mikrovågs­pulser eller FMCW-svep; reflektionens tid/frekvensskift anger avståndet till ytan. Ingen kontakt med produkten.
• Fördelar:
  • Tål höga tryck (>160 bar) och temperaturer (>400 °C).
  • Påverkas knappt av damm, vakuum eller aggressiva kemikalier.
  • Nyare 80 GHz-sensorer har smal stråle → liten dödzon och kan monteras nära vägg.
• Begränsningar:
  • Svag ekonivå vid väldigt låg ε_r (<1,7) eller tjockt skum.
  • Kräver fri sikt – inre stag eller omrörare kan ge falska ekon (hanteras med ekomaskering).
• Typiska applikationer: Råoljetankar, asfalt, cement­silos, biogasreaktorer.

Ultraljud

• Princip: Givaren sänder en ljudpuls (20–65 kHz) mot ytan och mäter ekotiden; ljudhastigheten i luft antas eller kompenseras.
• Fördelar:
  • Helt beröringsfri och kostnadseffektiv för vatten, avloppsbrunnar och öppna kanaler.
  • Enkel installation – inga tryckgenomföringar.
• Begränsningar:
  • Känslig för temperatur­gradienter, dimma, tungt skum eller starka ångor som dämpar ljudet.
  • Begränsad räckvidd (vanligen ≤15 m) och behöver fri yta ovanför vätskan.
• Typiska applikationer: Pumpstationer, avskiljare, spannmålssilos (med dammskydd).

Kontinuerlig kapacitiv nivåmätning

• Princip: Sonden och tankväggen bildar en kondensator. När höjden ökar förändras
  dielektricitets­konstanten i mellan­rummet; kapacitansen – och därmed utsignalen – ändras proportionellt.
• Fördelar:
  • Enkel, robust, inga rörliga delar; fungerar i trycksatta kärl.
  • Låg strömförbrukning och bra för låga nivåer i små kärl.
  • Kan designas för både ledande och icke-ledande vätskor samt pulver.
• Begränsningar:
  • Kräver kalibrering mot mediets ε_r; förändringar (temperatur, recept) kan driva mätningen.
  • Beläggningar på sonden ger fel; isolerade sonder eller RF-admittans minskar problemet.
• Typiska applikationer: Limsilos, plastgranulat, syror/baser där radar är problematisk p.g.a. låg dielektricitet.