& Software Engineer Co., Ltd. ผู้นำด้านการจัดจำหน่ายอะไหล่เครื่องจักร CNC (New Parts) พร้อมศูนย์บริการซ่อมบำรุง (Repair), อัปเกรดระบบ (Retrofit), และดัดแปลงเครื่องจักรครบวงจรด้วยทีมวิศวกรผู้เชี่ยวชาญ
© 2026 SP AUTOMATION & SOFTWARE ENGINEER CO., LTD. All rights reserved.
Ultrasonic Sensor วัดระดับของเหลวมีฟอง: หลักการและเทคนิค | SP Automation
เรียนรู้หลักการและวิธีจัดการปัญหาแบบเจาะลึก โดยวิศวกรผู้เชี่ยวชาญ
ปรึกษาปัญหาทางเทคนิคฟรี บทนำ: ความท้าทายของการวัดระดับของเหลวที่มีฟอง ในอุตสาหกรรมหลายประเภท ไม่ว่าจะเป็นอาหารและเครื่องดื่ม เคมีภัณฑ์ หรือการบำบัดน้ำเสีย การวัดระดับของเหลวเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อกระบวนการผลิตและควบคุมคุณภาพ Ultrasonic Sensor ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายเนื่องจากความแม่นยำและไม่สัมผัสกับของเหลวโดยตรง อย่างไรก็ตาม เมื่อต้องเผชิญกับของเหลวที่มีฟอง การทำงานของเซนเซอร์ประเภทนี้อาจประสบปัญหาและให้ค่าที่คลาดเคลื่อนได้ บทความนี้จะเจาะลึกถึงหลักการทำงาน ปัญหาที่เกิดขึ้นจากฟอง และแนวทางแก้ไขเพื่อการเลือกใช้และการตั้งค่าที่ถูกต้องเหมาะสม
หลักการทำงานพื้นฐานของ Ultrasonic Sensor Ultrasonic Sensor ทำงานโดยอาศัยหลักการส่งคลื่นเสียงความถี่สูง (เหนือกว่าช่วงที่มนุษย์ได้ยิน) ออกไปกระทบพื้นผิวเป้าหมาย และรับคลื่นเสียงที่สะท้อนกลับมาเพื่อคำนวณระยะทาง โดยมีส่วนประกอบหลักและขั้นตอนการทำงานดังนี้
Was this guide helpful?
ประเมินอาการเสียและปรึกษาช่างผู้เชี่ยวชาญฟรี! บริการซ่อมบอร์ด, เปลี่ยนอะไหล่ (New Part) และดัดแปลงเครื่องจักร ซ่อมจบใน 3 วัน พร้อมรับประกัน 3 เดือน
Transducer (ตัวแปลงสัญญาณ): ส่วนที่ทำหน้าที่ทั้งส่งและรับคลื่นเสียง Ultrasonic โดยแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเสียงและกลับกันControl Unit (หน่วยควบคุม): ทำหน้าที่ประมวลผลสัญญาณที่ได้รับ คำนวณระยะทาง และส่งสัญญาณเอาต์พุตตามที่ตั้งค่าไว้การส่งคลื่น: Transducer ส่งพัลส์คลื่นเสียง Ultrasonic ออกไปในทิศทางที่กำหนดการสะท้อน: คลื่นเสียงเดินทางผ่านอากาศและกระทบกับพื้นผิวของเหลว ซึ่งเป็นเป้าหมายในการวัดระดับการรับคลื่น: คลื่นเสียงที่สะท้อนกลับ (Echo) จะถูก Transducer รับไว้การคำนวณระยะทาง: หน่วยควบคุมจะวัดเวลาที่คลื่นเสียงใช้ในการเดินทางไปและกลับ (Time of Flight, ToF) จากนั้นใช้สูตร ระยะทาง = (ความเร็วเสียง x เวลา) / 2 เพื่อคำนวณระยะห่างจากเซนเซอร์ถึงพื้นผิวของเหลวการแปลงเป็นระดับ: นำค่าระยะห่างที่ได้ไปคำนวณกลับเป็นระดับของเหลวในถัง โดยอ้างอิงจากความสูงของถังและตำแหน่งติดตั้งของเซนเซอร์
ทำไมฟองถึงเป็นอุปสรรคต่อการวัดระดับด้วย Ultrasonic Sensor? ฟองที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของเหลวประกอบด้วยฟองอากาศขนาดเล็กจำนวนมากที่รวมตัวกัน ซึ่งมีคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างจากของเหลวหรืออากาศปกติ ทำให้เกิดปัญหาในการวัดระดับของ Ultrasonic Sensor ได้หลายประการ:
การดูดซับพลังงาน (Energy Absorption): ฟองอากาศมีคุณสมบัติในการดูดซับพลังงานคลื่นเสียงได้ดีกว่าของเหลว ทำให้คลื่นเสียงที่ส่งออกไปสูญเสียพลังงานเมื่อเดินทางผ่านชั้นฟอง และคลื่นที่สะท้อนกลับมามีความเข้มต่ำลงจนเซนเซอร์อาจตรวจจับไม่ได้การกระเจิงของคลื่น (Wave Scattering): โครงสร้างที่ไม่สม่ำเสมอของฟองอากาศทำให้คลื่นเสียงเกิดการกระเจิงไปในทิศทางต่างๆ แทนที่จะสะท้อนกลับมายัง Transducer โดยตรงการสะท้อนหลายชั้น (Multiple Reflections): ฟองอาจสร้างพื้นผิวสะท้อนหลายชั้น ทำให้เกิด Echo หลายชุดที่แตกต่างกัน ทำให้เซนเซอร์สับสนและคำนวณระยะทางผิดพลาดได้การเปลี่ยนแปลงความเร็วเสียง: ความเร็วเสียงในชั้นฟองอาจแตกต่างจากในอากาศหรือของเหลวปกติ ซึ่งส่งผลต่อการคำนวณระยะทางที่ผิดเพี้ยนการสร้างสัญญาณรบกวน (Noise): ฟองที่แตกตัวหรือเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วสามารถสร้างสัญญาณรบกวนที่เซนเซอร์อาจตีความว่าเป็น Echo ได้
ข้อควรระวัง: ความคลาดเคลื่อนจากการวัด การวัดระดับของเหลวที่มีฟองด้วย Ultrasonic Sensor ที่ไม่ได้รับการปรับตั้งอย่างเหมาะสม อาจนำไปสู่การแสดงผลค่าระดับที่ต่ำกว่าความเป็นจริง (เนื่องจากเซนเซอร์อาจตรวจจับพื้นผิวฟองแทนพื้นผิวของเหลว) หรือไม่มีการตรวจจับเลย ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อกระบวนการผลิตและการควบคุมระดับที่สำคัญ
เทคนิคและข้อควรพิจารณาในการเลือกใช้และติดตั้ง Ultrasonic Sensor สำหรับของเหลวมีฟอง
1. การเลือกประเภท Sensor ที่เหมาะสม Sensor ที่มีกำลังส่งสูง (Higher Power Output): เลือกเซนเซอร์ที่สามารถส่งคลื่นเสียงที่มีพลังงานสูงขึ้น เพื่อให้คลื่นสามารถทะลุผ่านหรือสะท้อนจากชั้นฟองที่หนาได้ดีขึ้นSensor ที่มีความถี่ต่ำ (Lower Frequency): คลื่นเสียงความถี่ต่ำมีแนวโน้มที่จะทะลุผ่านชั้นฟองได้ดีกว่าคลื่นความถี่สูง เนื่องจากมีพลังงานในการเจาะทะลุได้มากกว่าและได้รับผลกระทบจากการกระเจิงน้อยกว่าSensor ที่มี Beam Angle แคบ (Narrow Beam Angle): เพื่อลดโอกาสที่คลื่นเสียงจะไปกระทบกับผนังถังหรือสิ่งกีดขวางอื่นๆ ที่อาจก่อให้เกิด Echo รบกวน โดยเฉพาะเมื่อมีฟองSensor ที่มีฟังก์ชันประมวลผลสัญญาณขั้นสูง (Advanced Signal Processing): เซนเซอร์รุ่นใหม่บางรุ่นมาพร้อมอัลกอริทึมที่สามารถแยกแยะ Echo จากพื้นผิวฟองออกจาก Echo จากพื้นผิวของเหลวจริงได้ดีขึ้น (เช่น FMP – Foam Measurement Processing)
2. การตั้งค่าพารามิเตอร์ของ Sensor การปรับตั้งค่าพารามิเตอร์ภายในเซนเซอร์อย่างละเอียดเป็นกุญแจสำคัญในการจัดการกับปัญหาฟอง ควรปรึกษาคู่มือของเซนเซอร์รุ่นนั้นๆ และทดลองปรับตั้งค่าในหน้างานจริง
text
PRM. No. 001: Blanking Distance (ระยะห่างบอด)
PRM. No. 002: Measuring Range (ช่วงการวัด)
PRM. No. 003: Averaging Filter (ฟิลเตอร์ค่าเฉลี่ย)
PRM. No. 004: Echo Loss Time (เวลาสัญญาณหายไป)
PRM. No. 005: Foam Mode (โหมดจัดการฟอง - ถ้ามี)Blanking Distance (ระยะห่างบอด): กำหนดระยะที่เซนเซอร์จะไม่สนใจ Echo ที่อยู่ใกล้เกินไป เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนจากตัวเซนเซอร์เองหรือโครงสร้างใกล้เคียงMeasuring Range (ช่วงการวัด): กำหนดช่วงต่ำสุดและสูงสุดของการวัด หากมีฟองหนา อาจต้องปรับช่วงการวัดให้ครอบคลุมการเปลี่ยนแปลงของระดับฟองAveraging Filter (ฟิลเตอร์ค่าเฉลี่ย): การตั้งค่าให้เซนเซอร์เฉลี่ยค่าที่อ่านได้ในช่วงเวลาหนึ่ง จะช่วยลดความผันผวนของค่าที่เกิดจากฟองที่ไม่คงที่Echo Loss Time (เวลาสัญญาณหายไป): กำหนดระยะเวลาที่เซนเซอร์จะคงค่าสุดท้ายไว้ หากตรวจไม่พบ Echo ซึ่งช่วยป้องกันการแสดงค่าผิดปกติเมื่อฟองหนาจนสัญญาณหายไปชั่วขณะFoam Mode (โหมดจัดการฟอง): เซนเซอร์บางรุ่นมีโหมดพิเศษสำหรับของเหลวมีฟอง ซึ่งจะปรับอัลกอริทึมการประมวลผลสัญญาณให้เหมาะสมกับการมีฟอง
3. เทคนิคการติดตั้งเพื่อลดผลกระทบจากฟอง การติดตั้งใน Stilling Tube (ท่อลดการกวน): การติดตั้งเซนเซอร์ภายในท่อที่มีรูระบายอากาศ จะช่วยลดการรบกวนจากฟองที่ผิวนอก และสร้างสภาพแวดล้อมที่คลื่นเสียงสามารถเดินทางได้โดยมีฟองน้อยที่สุดตำแหน่งติดตั้งที่เหมาะสม: หลีกเลี่ยงการติดตั้งเหนือจุดที่เกิดฟองมากที่สุด เช่น ใกล้กับจุดที่ของเหลวไหลลงถัง หรือจุดที่มีการกวนอย่างรุนแรงระยะห่างจากผนังถัง: ควรติดตั้งเซนเซอร์ให้มีระยะห่างที่เพียงพอจากผนังถัง เพื่อป้องกันการสะท้อนของคลื่นเสียงจากผนังการทำความสะอาด Transducer: ตรวจสอบและทำความสะอาดหน้า Transducer เป็นประจำ เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีคราบหรือสิ่งสกปรกที่อาจขัดขวางการส่งและรับคลื่นเสียง
4. การประยุกต์ใช้ซอฟต์แวร์และอัลกอริทึมขั้นสูง เซนเซอร์รุ่นใหม่หลายรุ่นมาพร้อมกับซอฟต์แวร์และอัลกอริทึมที่ซับซ้อนขึ้น สามารถวิเคราะห์รูปแบบของ Echo เพื่อแยกแยะสัญญาณรบกวนออกจากสัญญาณจริง หรือแม้กระทั่งใช้การประมวลผลแบบหลาย Echo (Multi-Echo Tracking) เพื่อระบุพื้นผิวของเหลวที่อยู่ใต้ชั้นฟองได้ การเลือกใช้เซนเซอร์ที่มีฟังก์ชันเหล่านี้จะช่วยเพิ่มความแม่นยำในการวัดได้อย่างมาก
เคล็ดลับจากวิศวกร: การสอบเทียบหน้างาน หลังจากติดตั้งและตั้งค่าเบื้องต้นแล้ว การสอบเทียบเซนเซอร์ในสภาวะที่มีฟองจริงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง ควรมีการตรวจสอบค่าที่อ่านได้ด้วยวิธีการวัดระดับแบบอื่น (เช่น การวัดด้วยมือ) เพื่อปรับจูนค่าพารามิเตอร์ให้ได้ความแม่นยำสูงสุดภายใต้สภาวะการทำงานจริง
การแก้ไขปัญหาเบื้องต้น (Troubleshooting) เมื่อ Ultrasonic Sensor วัดระดับผิดพลาดจากฟอง ตรวจสอบการติดตั้ง: ตรวจสอบว่าเซนเซอร์ติดตั้งในตำแหน่งที่เหมาะสม ไม่ใกล้จุดเกิดฟองจัด และ Transducer สะอาดปราศจากสิ่งอุดตันปรับตั้งค่าพารามิเตอร์: ลองปรับเพิ่มกำลังส่ง (ถ้ามี), ปรับลดความถี่ (ถ้าเลือกได้), เพิ่มค่า Averaging Filter, และปรับ Echo Loss Time ให้เหมาะสมพิจารณา Stilling Tube: หากยังคงมีปัญหา ลองติดตั้ง Stilling Tube เพื่อลดการรบกวนจากฟองตรวจสอบสภาพฟอง: สังเกตลักษณะของฟองว่ามีความหนาแน่นหรือความสูงเปลี่ยนแปลงไปมากน้อยเพียงใด เพื่อประเมินว่าควรใช้เทคนิคใดเพิ่มเติมพิจารณาเทคโนโลยีอื่น: หากปัญหาฟองรุนแรงมากจน Ultrasonic Sensor ไม่สามารถทำงานได้อย่างแม่นยำ อาจต้องพิจารณาเทคโนโลยีการวัดระดับแบบอื่น เช่น Radar Level Sensor ซึ่งได้รับผลกระทบจากฟองน้อยกว่ามาก
สรุปและแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด Ultrasonic Sensor ยังคงเป็นทางเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการวัดระดับของเหลวในหลายสถานการณ์ แต่เมื่อต้องเผชิญกับของเหลวที่มีฟอง การทำความเข้าใจหลักการทำงาน ปัญหาที่เกิดขึ้น และการประยุกต์ใช้เทคนิคการเลือก การติดตั้ง และการตั้งค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง การลงทุนในเซนเซอร์ที่มีคุณสมบัติเฉพาะสำหรับของเหลวมีฟองและใช้เทคนิคการติดตั้งที่ถูกต้อง จะช่วยให้ได้ค่าการวัดที่แม่นยำและเชื่อถือได้ในระยะยาว ลดปัญหาการหยุดชะงักของกระบวนการผลิต
หากคุณกำลังเผชิญกับความท้าทายในการวัดระดับของเหลวที่มีฟอง หรือต้องการคำแนะนำเชิงลึกเกี่ยวกับโซลูชันระบบอัตโนมัติ ทีมวิศวกรผู้เชี่ยวชาญของ SP Automation ยินดีให้คำปรึกษาทางเทคนิคเพื่อช่วยคุณค้นหาแนวทางที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการของคุณ
