เซนเซอร์วัดระดับชนิดอัลตราโซนิก (ultrasonic level sensor หรือ ultrasonic sensor)  เป็นเซนเซอร์ (sensor) วัดระดับที่อาศัยหลักการสะท้อนคลื่นเสียง (คลื่นอัลตราโซนิก คือ คลื่นเสียงที่มีความถี่ตั้งแต่ 20 kHz ขึ้นไป) โดยแหล่งกำเนิดอัลตราโซนิกปล่อยคลื่นเสียงมากระทบที่ผิวของเหลวและสะท้อนกลับมาที่ตัวรับ โดยคลื่นเสียงที่เดินทางมาที่ผิวอาจเดินทางมาจากด้านบนลงมาหรือจากด้านล่างของภาชนะขึ้นไปก็ได้ (รูปที่ 1) โครงสร้างมีทั้งประเภทตัวรับและตัวส่งติดตั้งอยู่ด้วยกัน และประเภทแยกตัวรับและตัวส่งออกจากกัน การวัดระดับด้วยคลื่นเสียงนี้หากทราบระยะห่างระหว่างตัวส่งและตัวรับคลื่นเสียง และมุมระหว่างคลื่นเสียงตกกระทบและสะท้อน จะสามารถวิเคราะห์หาระดับความสูงของของเหลวได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากธรรมชาติของคลื่นเสียงที่สะท้อนกลับมีลักษณะกระจายออก ดังนั้น วิธีนี้จึงไม่นิยมนำมาใช้สำหรับการวัดระดับ โดยนิยมใช้การวัดช่วงเวลาที่เสียงเดินทางจากตัวส่งมายังตัวรับแทนการวัดมุม ซึ่งวิธีนี้ให้ค่าการวัดที่ถูกต้องแม่นยำ (accuracy) มากกว่า  

• การติดตั้งเซนเซอร์ชนิดอัลตราโซนิกบริเวณด้านบนภาชนะ มีข้อได้เปรียบ คือ สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องสัมผัสกับของเหลวที่ต้องการวัดระดับ และความเร็วในการเคลื่อนที่ผ่านของเหลวไม่ขึ้นอยู่กับชนิดของของเหลว อย่างไรก็ตาม การติดตั้งด้านบนนั้นคลื่นเสียงต้องเดินทางผ่านอากาศ ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานบางส่วนให้กับไอน้ำในอากาศที่อยู่ระหว่างเครื่องมือวัดกับพื้นผิวของของเหลว
• การติดตั้งเซนเซอร์ชนิดอัลตราโซนิกบริเวณด้านล่างภาชนะ ให้ค่าการวัดระดับของเหลวได้ดีที่สุดสำหรับของเหลวบริสุทธิ์ หากของเหลวมีสารแขวนลอยปะปนจะสูญเสียพลังงานบางส่วนให้กับสารแขวนลอย โดยตัวรับสัญญาณสามารถติดตั้งบริเวณผนังด้านนอกได้ ซึ่งทรานสดิวเซอร์จะไม่สัมผัสกับของเหลว อย่างไรก็ตาม การติดตั้งที่ด้านนอกภาชนะจะสูญเสียพลังงานบางส่วนให้กับกลไกลการนำคลื่นเสียงผ่านผนังของภาชนะ

 

 รูปที่ 1 การติดตั้งเครื่องมือวัดชนิดอัลตราโซนิคเพื่อวัดระดับแบบต่อเนื่อง

(ที่มา: นวภัทรา และ ทวีพล, 2555)

 

 

รูปที่ 2 เครื่องมือวัดระดับชนิดอัลตราโซนิก

(ที่มา: http://www.indiamart.com/vickhardthautomation/electronic-sensor.html)

 

เซนเซอร์วัดระดับชนิดอัลตราโซนิกสามารถใช้วัดระดับได้ทั้งของเหลวและของแข็ง เช่น ฝุ่นผง เมล็ดพืช หรือเม็ดพลาสติก โดยที่ของแข็งควรมีขนาดเล็ก และใกล้เคียงกัน มีพื้นผิวโดยรวมเรียบเพื่อการสะท้อนคลื่นเสียงที่ดี พื้นผิวที่มีลักษณะของการดูดซับเสียงหรือสกปรกให้ค่าการสะท้อนที่ไม่ดีจะส่งผลให้เกิดความคลาดเคลื่อน (error) ของค่าที่วัดได้ สามารถวัดระดับได้ทั้งแบบจุดและแบบต่อเนื่องซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะการออกแบบเครื่องมือวัด และตำแหน่งการติดตั้ง กรณีการวัดระดับแบบจุด จะติดตั้งเซนเซอร์ไว้ที่บริเวณด้านข้างของภาชนะเมื่อระดับความสูงของตัวกลาง (ของแข็งและของเหลว) เพิ่มจนถึงระดับที่ติดตั้งจะได้สัญญาณทางด้านเอาต์พุตออกมาจากเซนเซอร์ และกรณีการวัดระดับแบบต่อเนื่องถ้าตัวกลางเป็นของเหลวสามารถติดตั้งเครื่องมือวัดไว้ ที่บริเวณด้านบนหรือด้านล่างของภาชนะก็ได้ 

การเลือกใช้เครื่องมือวัดระดับแบบใช้คลื่นเสียงต้องจำกัดย่านการใช้งาน (range) ให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิ (temperature) แคบ ๆ หรืออาจติดตั้งเครื่องมือวัดอุณหภูมิของตัวกลางเพิ่มเติม เพื่อส่งสัญญาณไปแก้ไขค่าความเร็วของคลื่นเสียงที่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ

 

ที่มา: การวัดและเครื่องมือวัด ประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร (นวภัทรา และ ทวีพล, 2555)

      :  http://www.indiamart.com/vickhardthautomation/electronic-sensor.html