Radarski merilniki nivoja so merilni instrumenti, ki temeljijo na-načelu-časa leta. S svojimi prednostmi brez-kontaktnega merjenja, močne zmožnosti proti-motenju, visoke natančnosti, nizkega vzdrževanja in dolge življenjske dobe so postopoma postali prednostna oprema v številnih scenarijih merjenja nivoja tekočin.
Radarski merilniki nivoja so na voljo v frekvencah, kot so 6 GHz, 26 GHz, 80 GHz in 120 GHz. Na splošno lahko radarske merilnike nivoja razdelimo tudi na visoko-frekvenčne in nizko{6}}frekvenčne vrste. 26G in 80G radarski merilniki nivoja sta dve pogosti vrsti. Glavne razlike med radarskimi merilniki nivoja 26G in 80G so v modulacijski frekvenci, valovni dolžini, natančnosti merjenja, ločljivosti in slepem območju. Na splošno so visokofrekvenčni radarski merilniki nivoja dražji.
Modulacijska frekvenca in valovna dolžina
Mikrovalovi se nanašajo na razpon elektromagnetnih valov s frekvencami od 300 MHz do 300 GHz, z ustreznimi valovnimi dolžinami od 1 mm do 1 m. Elektromagnetni spekter vključuje tri pasove: decimetrske valove (frekvenčno območje 300MHz-3GHz), centimetrske valove (frekvenčno območje 3~30GHz) in milimetrske valove (frekvenčno območje 30~300GHz).
Razmerje med valovno dolžino in frekvenco (c=λf, kjer je c svetlobna hitrost) je naslednje:
Radarski nivoji 26G:
Frekvenca modulacije je na splošno med 24 in 26 GHz, valovna dolžina je približno 11,5 mm, pripada pasu centimetrskega valovanja.
Radarski nivoji 80G:
Frekvenca modulacije je na splošno med 78 in 82 GHz, valovna dolžina je približno 3,75 mm, pripada pasu milimetrskih valov.
Natančnost in ločljivost meritev
Na splošno velja, da višja kot je frekvenca (krajša valovna dolžina) radarja, večja je njegova prostorska ločljivost.
Radarski merilnik nivoja 26G:
To spada k impulznemu radarju (PTOF). Načelo delovanja impulznega radarja je podobno "sonarskemu zaznavanju": oddajna enota periodično oddaja visoko{1}}frekvenčne impulzne signale z izjemno kratkim trajanjem (običajno na ravni nanosekund). Ko impulz doseže površino medija in se odbije, sprejemna enota zabeleži časovno razliko (Δt) med prenosom in sprejemom ter nato izračuna nivo tekočine po formuli "razdalja=(svetlobna hitrost × Δt) / 2". Zasnova njegovega vezja je razmeroma preprosta in cena je nizka, vendar je omejena s širino impulza, ima slepo območje na blizu (običajno 0,3-1 m) in ima nizko ločljivost dosega (na splošno ±5 mm). Primeren je za scenarije s širokim obsegom meritev in nizkimi zahtevami glede natančnosti.
Radarski merilnik nivoja 80G:
To spada med frekvenčno-modulirane radarje z zveznimi valovi (FMCW). Oddaja zvezni valovni signal s frekvenco, ki se linearno spreminja s časom, frekvenca prenosa pa ima žagasto ali trikotno valovno razmerje s časom. Ko je signal odmeva sprejet, se je frekvenca prenosa spremenila. Nivo tekočine se izračuna z merjenjem frekvenčne razlike (Δf) med oddanimi in odmevnimi valovi, pri čemer se uporabi lastnost, da je "Δf sorazmeren z razdaljo." Ker uporablja neprekinjene valovne signale, ima radar FMCW majhno slepo območje, ločljivost dosega ±1 mm in močnejše zmožnosti proti -motenju, s čimer učinkovito loči odmev od površine tekočine in bližnjih ovir. Vendar je njegovo vezje zapleteno in njegova cena razmeroma visoka, zaradi česar je primeren za scenarije merjenja z visoko-natančnostjo ali kratkim{9}}razdaljem.
Kot snopa
Pomembna prednost visoko{0}}frekvenčnih mikrovalov je njihov izjemno majhen kot žarka. 80GHz radar ima običajno kot žarka le 3 stopinje -5 stopinj, medtem ko radar 26 GHz doseže 10 stopinj -15 stopinj. V zaprtih prostorih ali zapletenih pogojih z ovirami se lahko radar 80 GHz bolje osredotoči na površino tekočine, kar zmanjša motnje zaradi sten posode ali drugih notranjih struktur. Zaradi te lastnosti deluje izjemno dobro v majhnih skladiščnih rezervoarjih ali če je nameščen blizu stene rezervoarja.
Vrsta antene
80 GHz radar običajno uporablja planarno matrično anteno. V primerjavi z anteno v obliki roga, ki se običajno uporablja v radarju 26 GHz, je bolj odporna na dejavnike motenj, kot so prah, para in kondenzacija, in lahko ohrani stabilno delovanje tudi v težkih pogojih. V vznemirjenih razmerah lahko na primer na površini tekočine nastanejo vrtinci, pena, brizganje in celo lažni vmesniki, zaradi česar so izjemno visoke zahteve glede zmožnosti preprečevanja-motenja in fokusiranja signala merilne opreme. 80GHz-visokofrekvenčni radar s svojo kratko valovno dolžino, ozkim žarkom in značilnostmi močnega prodora signala v kombinaciji z napredno tehnologijo obdelave signalov je postal glavna rešitev za merjenje nivoja tekočine v rezervoarjih z mešanjem.
Kako izbrati med 80 GHz in 26 GHz?
Primeri, ko je zaželen radarski merilnik nivoja 80 GHz:
Zapleteni procesi: Rezervoar vsebuje ovire, kot so mešala, grelne tuljave in lestve.
Miniaturizirane posode: reaktorji, majhni skladiščni rezervoarji, procesne posode (premer manj kot 1 meter).
Značilnosti kompleksnih medijev: Tekočine/trdne snovi, ki so nagnjene k penjenju, izhlapevanju, ki vodi do kondenzacije, ali imajo nizke dielektrične konstante.
Zahteva se visoko{0}}natančno merjenje: Uporablja se za trgovinsko poravnavo, natančno doziranje itd.
Omejeni pogoji namestitve: premalo kratka dolžina cevi ali noče/ne more namestiti valovodov.
Merjenje trdnih materialov, zlasti delcev in praškov z nizko dielektrično konstanto.
Primeri, ko je zaželen radarski merilnik nivoja 26 GHz:
Standardni veliki rezervoarji za shranjevanje: kot so rezervoarji, rezervoarji za shranjevanje surove nafte, bazeni za odplake itd., s preprosto notranjo strukturo.
Omejen proračun stroškov in enostavni pogoji delovanja brez posebnih izzivov.
Merjenje običajnih tekočin (voda, olje, kisline, alkalije itd.) in gošč z visoko dielektrično konstanto.
Povzetek
Na splošno postajajo 80 GHz radarski merilniki nivoja s svojo vrhunsko sposobnostjo ostrenja in zmogljivostjo proti-motenju prednostna izbira za vedno več aplikacij, zlasti v procesnih industrijah in zapletenih pogojih delovanja. S pametnejšo namestitvijo in stabilnejšimi meritvami zmanjšajo skupne stroške življenjskega cikla. Medtem pa 26 GHz radarski merilniki nivoja kot zrela in zanesljiva tehnologija še vedno ohranjajo močno sposobnost preživetja v številnih standardnih in preprostih aplikacijah za merjenje nivoja zaradi svojih ekonomskih prednosti.
Ni nujno, da so radarski merilniki nivoja boljši, čim višja je frekvenca, niti niso nujno slabši, ko je frekvenca nižja. Pri izbiri je treba celovito upoštevati dejavnike, kot so zapletenost delovnih pogojev, zahteve glede natančnosti, pogoji namestitve, značilnosti medijev in proračun projekta. Najbolj primerna možnost je tista, ki ustreza vašim delovnim pogojem.
