LIMNIMETRIE : Limnimeter sensoren

Niveausensoren kunnen in twee categorieën worden onderverdeeld:

watersensoren, of niveausondes, met contact en die zonder contact met water.

Van waterniveaumeters tot radar waterniveaumeters hebben een grote verscheidenheid aan sensoren.

Terug naar de website

Niveausensoren, of niveausondes, met contact :

Directe of indirecte aflezing, reistijdmeting, drukmeting, zijn de methoden van contactniveaumeting.

- Directe aflezing geschiedt op waterniveau-weegschalen. Dit zijn geëmailleerde metalen platen met een schaalverdeling in centimeters die verticaal of plat op een hellende ondergrond worden geplaatst. De bepaling van het waterpeil wordt uitgevoerd door een waarnemer in directe aflezing. De investering is zeer gering, voor de installatie zijn vaak civieltechnische werkzaamheden vereist en het onderhoud blijft beperkt tot het periodiek reinigen van de weegschalen. Hun duurzaamheid hangt af van de schokken waaraan zij worden blootgesteld. De exploitatiekosten zijn hoog als de waarnemer permanent is. De nauwkeurigheid van de meting is onzeker en onderhevig aan menselijke fouten. Historisch gezien is de weegschaal op rivieren vaak het enige meetmiddel en altijd de historische referentie van de afmetingen.

- Indirecte meting betreft de vlotter. Aangesloten op een plotter op gegradueerd papier, is het de limnigraaf die verlaten is, omdat hij te beperkend is in de werking en niet erg veilig. Aangesloten op een encoder, vermijdt hij de ongemakken verbonden aan het gebruik van papier, de stylus, de inkt, de vlotter die vastloopt of de kabel die slipt op de katrol blijven grote ongemakken die valse metingen en veel verplaatsingen veroorzaken. De investering is belangrijk, de installatie vergt veel civieltechnisch werk dat vaak beschadigd raakt bij grote overstromingen. De bewaking ter plaatse moet constant zijn en brengt aanzienlijke exploitatiekosten met zich mee. De nauwkeurigheid van de meting is goed, maar de duurzaamheid is niet gegarandeerd. Het verzamelen van de metingen voor de peilschaal gebeurt manueel, maar kan worden verzekerd door een centraal acquisitiesysteem indien een encoder wordt toegevoegd.

- Trajecttijdmeting wordt gebruikt door ondergedompelde ultrasone niveausensoren. Deze bestaat uit een piëzo-elektrische cel die op de bodem van de waterloop wordt bevestigd en via een kabel is verbonden met een acquisitie-eenheiddie ook is ontworpen om de cel te prikkelen. Wanneer de cel wordt opgewonden, zendt hij een frequentie uit die wordt teruggezonden wanneer zij het grensvlak tussen lucht en water bereikt. meet de tijd die de frequentiegolf nodig heeft om de afstand af te leggen en leidt daaruit de meting van het waterpeil af. Het onderhoud bestaat uit het schoonmaken van het oppervlak van de cel wanneer dit bedekt raakt met slib. De nauwkeurigheid is goed wanneer de niveausensor schoon is en er weinig variatie in de watertemperatuur is. Dit systeem van niveausensoren, dat niet gemakkelijk te installeren is en enig onderhoud vergt, heeft weinig succes gekend.

Terug naar de website

- De drukmeting wordt uitgevoerd door middel van niveau-sensoren met luchtbellen of met ondergedompelde sondes. De bel-naar-bel-methode bestaat erin een buis in de waterloop onder te dompelen en vast te houden. Aan het andere eind stuurt een compressor cyclisch een druk in deze buis. Een chronometer registreert de hoeveelheid druk die nodig is om een luchtbel aan het andere uiteinde uit de buis te laten ontsnappen. Deze methode vergt weinig infrastructuur en investeringen. De noodzaak van een compressor beperkt echter de waarde van deze methode. Ofwel is de compressor groot en vereist hij een netvoeding, ofwel is hij miniatuur en wordt hij het mechanische zwakke punt van het systeem. Dompelsensoren (drukomzetters) zijn ondergedompelde metalen cilinders met daarin een silicium of keramische cel en miniatuur elektronica. De druk van de waterkolom boven de druksensor of niveausonde vervormt de cel, die een spanning genereert die evenredig is met de uitgeoefende druk en dus met het waterpeil. De kabel die de sonde met het data-acquisitiesysteem verbindt, voert het signaal naar het systeem. De investerings- en installatiekosten zijn laag. Aangedreven door lage stroom en zonder onderhoud, is dit de meest economische methode. De resolutie van dit type niveausensor ligt in de orde van een millimeter, de nauwkeurigheid hangt af van de lineariteit en is omgekeerd evenredig met de volle schaal. Het wordt alleen beïnvloed door variaties in de watertemperatuur.

Het nadeel dat alle ondergedompelde niveausensoren gemeen hebben, is dat de niveausensoren in geval van overstroming zeer vaak beschadigd of zelfs vernietigd worden. Het gebruik van dompelsensoren in de hydrologie kan worden gerechtvaardigd, maar in geval van overstromingen moet het risico dat er tijdens een crisisperiode geen meting meer mogelijk is, leiden tot het gebruik van deze dompelsensoren in combinatie met andere middelen, of tot vervanging ervan door andere middelen.

Terug naar de website

Contactloze niveausensoren:

Er zijn twee manieren: ultrageluid en microgolven(radar).

Simpel gezegd, beide gebruiken reistijdmeting. Dat wil zeggen dat de gevoelige cel van deultrasone niveausensor of de microgolfantenne van deradarsonde een frequentie uitzendt en meet hoe lang het duurt voordat deze terugkeert na van het wateroppervlak te zijn teruggekaatst. De elektronica, die in het geval van de niveausensor met ultrageluid de snelheid van het geluid in de lucht kent en in het andere geval die van het licht, berekent de afstand tussen de niveausensor en het water. Het acquisitiesysteem dat deze informatie van de waterstandsensor ontvangt, leidt de hoogte van het water af. Deze twee middelen kunnen worden gehinderd door de langdurige aanwezigheid van obstakels tussen de waterniveausensoren en het wateroppervlak. De meting door de ultrasonewaterniveausensor wordt sterk beïnvloed door de temperatuur en de aanwezigheid van wind. De onnauwkeurigheid van deultrasonewaterniveausensor houdt rechtstreeks verband met de afstand van de lucht die hem van het water scheidt. Hij is daarom niet goed geschikt voor metingen in rivieren, maar wel voor metingen in reservoirs. De investering is redelijk.

Terug naar de website

De meting gegeven door de waterstandsensor radar wordt door niets beïnvloed en de nauwkeurigheid is gelijk, ongeacht de afstand tussen de sensor en het water. Het is het ideale middel om waterlopen te meten. De investering is 3 tot 4 maal hoger dan voor een ultrasone waterniveausensor. In beide gevallen kan de installatie zeer eenvoudig zijn (bevestigd op een brug) of, afhankelijk van de locatie, aanzienlijke civieltechnische werkzaamheden vereisen. In alle gevallen, met uitzondering van de "bubble to bubble" waterniveausensor en de ondergedompelde ultrasone waterniveausensor, is het mogelijk de installatiewerkzaamheden aanzienlijk te beperken door de waterniveausensoren, of niveausondes, autonoom te maken qua energie en transmissie. Daartoe worden de niveausensoren van laagspanning voorzien door zonnepanelen en worden de signalen via een korteafstandsradio doorgestuurd naar de energiecentrale verwerving.