Радіолокаційні вимірювачі рівня – це вимірювальні прилади, засновані на принципі часу--прольоту. Завдяки перевагам без{3}}контактного вимірювання, сильній-засобам захисту від перешкод, високій точності, невибагливому обслуговуванню та тривалому терміну служби вони поступово стали переважним обладнанням у багатьох сценаріях вимірювання рівня рідин.
Радарні вимірювачі рівня мають такі частоти, як 6 ГГц, 26 ГГц, 80 ГГц і 120 ГГц. Загалом радарні вимірювачі рівня також можна розділити на високо- та низько{6}}частотні типи. 26Радарні вимірювачі рівня G і 80G є двома поширеними типами. Основні відмінності між радарними вимірювачами рівня 26G і 80G полягають у частоті модуляції, довжині хвилі, точності вимірювання, роздільній здатності та сліпій зоні. Як правило, високочастотні радіолокаційні вимірювачі рівня дорожчі.
Частота модуляції та довжина хвилі
Мікрохвилі відносяться до діапазону електромагнітних хвиль із частотою від 300 МГц до 300 ГГц з відповідними довжинами хвиль від 1 мм до 1 м. Електромагнітний спектр включає три діапазони: дециметрові хвилі (діапазон частот 300 МГц-3 ГГц), сантиметрові хвилі (діапазон частот 3~30 ГГц) і міліметрові хвилі (діапазон частот 30 ~ 300 ГГц).
Зв’язок між довжиною хвилі та частотою (c=λf, де c – швидкість світла) такий:
Радарні вимірювачі рівня 26G:
Частота модуляції зазвичай становить від 24 до 26 ГГц, довжина хвилі становить приблизно 11,5 мм, що належить до сантиметрового діапазону хвиль.
Радарні вимірювачі рівня 80G:
Частота модуляції зазвичай становить від 78 до 82 ГГц, довжина хвилі становить приблизно 3,75 мм, що належить до міліметрового діапазону хвиль.
Точність вимірювання та роздільна здатність
Як правило, чим вища частота (коротша довжина хвилі) радара, тим вища його просторова роздільна здатність.
Радарний вимірювач рівня 26G:
Це відноситься до імпульсних радарів (PTOF). Принцип роботи імпульсного радара схожий на «сонарне виявлення»: передавач періодично випромінює високочастотні-імпульсні сигнали надзвичайно короткої тривалості (зазвичай на рівні наносекунд). Після того, як імпульс досягає поверхні середовища та відбивається, блок приймання записує різницю в часі (Δt) між передачею та прийомом, а потім обчислює рівень рідини за формулою «відстань=(швидкість світла × Δt) / 2». Його схемотехніка відносно проста, а вартість низька, але він обмежений шириною імпульсу, має сліпу зону на близькій відстані (зазвичай 0,3-1 м) і має низьку роздільну здатність (зазвичай ±5 мм). Він підходить для сценаріїв із широким діапазоном вимірювань і низькими вимогами до точності.
Радарний вимірювач рівня 80G:
Це відноситься до-частотно-модульованого радара безперервної хвилі (FMCW). Він передає безперервний хвилевий сигнал із частотою, яка змінюється лінійно з часом, і частота передачі має пилкоподібну або трикутну хвилю залежно від часу. Коли луна-сигнал отримано, частота передачі змінилася. Рівень рідини обчислюється шляхом вимірювання різниці частот (Δf) між хвилями, що проходять і відбиваються, використовуючи властивість, що «Δf пропорційна відстані». Оскільки він використовує сигнали безперервної хвилі, радар FMCW має невелику сліпу зону, роздільну здатність діапазону ±1 мм і потужніші можливості захисту від-перешкод, ефективно відрізняючи відлуння від поверхні рідини та сусідніх перешкод. Однак його схема складна, а вартість відносно висока, що робить його придатним для сценаріїв високо-точності чи-вимірювання на короткій відстані.
Кут променя
Значною перевагою високо{0}}мікрохвильових печей є їх надзвичайно малий кут променя. 80Радар ГГц зазвичай має кут променя лише 3–5 градусів, а радар 26 ГГц досягає 10–15 градусів. У замкнутих просторах або складних умовах із перешкодами радар 80 ГГц може краще фокусуватися на поверхні рідини, зменшуючи перешкоди від стінок контейнера чи інших внутрішніх структур. Ця характеристика робить його надзвичайно ефективним у невеликих резервуарах для зберігання або при встановленні близько до стінки резервуару.
Тип антени
Радар 80 ГГц зазвичай використовує планарну матричну антену. Порівняно з рупорною антеною, яка зазвичай використовується в радарах із частотою 26 ГГц, вона має більший захист від таких факторів перешкод, як пил, пара та конденсат, і може підтримувати стабільну роботу навіть у важких умовах. Наприклад, у хвилюваних умовах на поверхні рідини можуть виникати завихрення, піна, бризки та навіть хибні межі розділу, що висуває надзвичайно високі вимоги до-захищеності від перешкод і фокусування сигналу вимірювального обладнання. 80ГГц-високочастотний радар із короткою довжиною хвилі, вузьким променем і сильним проникненням сигналу, у поєднанні з передовою технологією обробки сигналу, став Основне рішення для вимірювання рівня рідини в резервуарах із перемішуванням.
Як вибрати між 80 ГГц і 26 ГГц?
Ситуації, коли бажано використовувати радіолокаційний вимірювач рівня 80 ГГц:
Складні процеси: резервуар містить такі перешкоди, як мішалки, нагрівальні змійовики та сходи.
Мініатюрні контейнери: реактори, невеликі резервуари для зберігання, технологічні резервуари (діаметр менше 1 метра).
Складні характеристики середовища: Рідини/тверді речовини, схильні до піноутворення, випаровування, що призводить до конденсації, або мають низьку діелектричну проникність.
Потрібне високо{0}}точне вимірювання: використовується для розрахунків за торгівлею, точного дозування тощо.
Обмежені умови встановлення: недостатньо коротка довжина труби або небажання/неможливість встановлення хвилеводів.
Вимірювання твердих матеріалів, особливо частинок і порошків з низькою діелектричною проникністю.
Ситуації, коли краще використовувати радіолокаційний вимірювач рівня 26 ГГц:
Стандартні великі резервуари для зберігання: такі як резервуари, резервуари для зберігання сирої нафти, каналізаційні басейни тощо з простою внутрішньою конструкцією.
Обмежений бюджет витрат і прості умови експлуатації без особливих проблем.
Вимірювання звичайних рідин (води, масла, кислот, лугів тощо) і суспензій з високою діелектричною проникністю.
Резюме
Загалом радарні вимірювачі рівня на 80 ГГц із їхньою чудовою здатністю фокусування та ефективністю захисту від-перешкод стають кращим вибором для все більшої кількості застосувань, особливо в промисловості та складних умовах експлуатації. Вони зменшують загальну вартість життєвого циклу завдяки розумнішій установці та більш стабільним вимірюванням. Між тим, радарні вимірювачі рівня 26 ГГц, як зріла та надійна технологія, все ще зберігають високу життєздатність у багатьох стандартних і простих рівнях вимірювання завдяки своїм економічним перевагам.
Радарні вимірювачі рівня не обов’язково кращі, чим вища частота, і вони не обов’язково гірші, чим нижча частота. Вибираючи такі фактори, як складність робочих умов, вимоги до точності, умови встановлення, характеристики носія та бюджет проекту, слід враховувати. Найбільш підходящим варіантом є той, який підходить для ваших умов роботи.
