Μέτρηση επιπέδου με χρήση τεχνικής ραντάρ

Η μέτρηση του επιπέδου είναι ένα ουσιαστικό μέρος του ελέγχου ποιότητας και διεργασίας σε πολλές βιομηχανίες. Υπάρχουν διάφορες τεχνικές μέτρησης επιπέδων που χρησιμοποιούνται παγκοσμίως και η μέτρηση επιπέδων με χρήση της τεχνολογίας ραντάρ είναι μία από αυτές. Αυτό το άρθρο συζήτησε περαιτέρω αυτήν την τεχνική λεπτομερώς.

Τι είναι η Μέτρηση επιπέδου χρησιμοποιώντας την τεχνική μέτρησης επιπέδου ραντάρ;

Η βασική βάση λειτουργίας οποιουδήποτε οργάνου ραντάρ είναι η μετάδοση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (σε GHz) υψηλής συχνότητας και, στη συνέχεια, ο συγχρονισμός του χρόνου διέλευσης από και προς την επιφάνεια. Στην περίπτωση της μέτρησης στάθμης, η τεχνολογία πομπού επιπέδου ραντάρ χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της στάθμης της επιφάνειας.
Οι συσκευές μέτρησης επιπέδων που χρησιμοποιούν την τεχνική ραντάρ είναι παρόμοιες κατ 'αρχήν με τους πομπούς υπερήχων που χρησιμοποιούν ηχητικά κύματα. Όμως, ο μετρητής στάθμης ραντάρ έχει ένα πλεονέκτημα έναντι των αντίστοιχων μετρητών στάθμης υπερήχων. Δεδομένου ότι τα ηχητικά κύματα είναι μηχανική ενέργεια χρησιμοποιώντας ατμοσφαιρικά μόρια για μετάδοση, ακόμη και οι παραμικρές χημικές αλλαγές στην ατμόσφαιρα γύρω προκαλούν την ταχύτητα μετάδοσης να ποικίλει. Ένα κλασικό παράδειγμα είναι το πώς οι ατμοί αλλάζουν την ταχύτητα του ήχου και οδηγούν σε εσφαλμένες αναγνώσεις.

Τύποι οργάνων επιπέδου ραντάρ

Υπάρχουν δύο τύποι οργάνων μέτρησης επιπέδου ραντάρ όπως αναφέρονται παρακάτω.

α) Πομπός ραντάρ τύπου μη επαφής

Σε αυτόν τον τύπο οργάνου, το ηλεκτρομαγνητικό σήμα εκπέμπεται από μια κεραία στον αέρα. Φτάνει στην επιφάνεια του υγρού και στη συνέχεια ανακλάται πίσω στο όργανο, το οποίο στη συνέχεια το διαβάζει.
Ένα πρόβλημα με αυτόν τον τύπο μέτρησης στάθμης ραντάρ είναι ότι η έξοδος της κεραίας είναι αρκετά ασθενής, συνήθως περίπου 1 mW. Και αφού μεταδοθεί στον αέρα, αυτό το σήμα εξασθενεί περαιτέρω. Επιπλέον, η ισχύς του ανακλώμενου σήματος εξαρτάται από τη διηλεκτρική σταθερά του υγρού. Σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως υγρό υδρογονάνθρακα (πολύ χαμηλές διηλεκτρικές σταθερές), το σήμα που λαμβάνεται πίσω από τον πομπό μπορεί να είναι τόσο χαμηλό όσο 1% σε ένταση του αρχικού σήματος. Το σήμα ραντάρ μπορεί να διασκορπιστεί περαιτέρω εάν το υγρό είναι τυρβώδες ή έχει αφρό σε αυτό.

β) Πομπός στάθμης ραντάρ τύπου καθοδηγούμενου κύματος

Το όργανο επιπέδου ραντάρ καθοδηγούμενου κύματος λειτουργεί με τεχνολογία «Time Domain Reflectometer (TDR)». Χρησιμοποιεί έναν καθετήρα για τη μετάδοση των ηλεκτρομαγνητικών παλμών στην επιφάνεια του υγρού. Η διηλεκτρική σταθερά του υγρού πρέπει να είναι υψηλότερη από εκείνη του περιβάλλοντος αέρα ώστε το σήμα να ανακλάται πίσω από τον πομπό.
Ο χρόνος διαμετακόμισης στη συνέχεια μετράται ηλεκτρονικά χρησιμοποιώντας ένα ακριβές και υψηλής ταχύτητας κύκλωμα χρονισμού και η στάθμη υγρού υπολογίζεται από αυτό. Στο όργανο επιπέδου καθοδηγούμενου τύπου, ο χρόνος διέλευσης παραμένει ο ίδιος για υγρά με διαφορετικές διηλεκτρικές σταθερές. Αυτό που αλλάζει είναι η ισχύς του σήματος που λαμβάνεται πίσω και συνδυάζοντας και τα δύο δεδομένα, προσδιορίζεται η στάθμη του υγρού. Έτσι, για παράδειγμα, ο χρόνος διέλευσης για ένα υγρό με υδρογονάνθρακα που έχει διηλεκτρική σταθερά 2-3 θα είναι ο ίδιος με αυτόν του νερού με διηλεκτρική σταθερά 80. μόνο το λαμβανόμενο σήμα θα είναι ασθενέστερο.
Μια άλλη πτυχή είναι ότι η έξοδος ισχύος από τον ανιχνευτή ραντάρ είναι μόλις 10 τοις εκατό εκείνης του τύπου χωρίς επαφή. Αυτό συμβαίνει επειδή ο φυσικός ανιχνευτής εξασφαλίζει ότι το σήμα φτάνει στην επιφάνεια του υγρού ht και ανακλάται με ελάχιστες απώλειες. Αυτό επιτρέπει στη συσκευή τύπου καθοδηγούμενου κύματος να μετρά τα επίπεδα υγρών με διηλεκτρικές σταθερές τόσο χαμηλές όσο 1,7. Στην πραγματικότητα, οι αλλαγές στη διηλεκτρική σταθερά έχουν αμελητέα επίδραση στην απόδοση της συσκευής.
Και τέλος, αυτή η συσκευή δεν απαιτεί βαθμονόμηση επειδή η ταχύτητα του φωτός παραμένει σταθερή. Απαιτεί μόνο διαμόρφωση πεδίου που γίνεται με την εισαγωγή συγκεκριμένων δεδομένων για το συγκεκριμένο επίπεδο εφαρμογής για το οποίο χρησιμοποιείται. Αυτό σας επιτρέπει να διαμορφώσετε έναν αριθμό συσκευών σε σύντομο χρονικό διάστημα, χρησιμοποιώντας τα στοιχεία μεμονωμένων δεξαμενών διεργασίας. Οι συσκευές λειτουργούν σε πηγή τροφοδοσίας 24 Vdc.

Υπέρ και κατά

Τα πλεονεκτήματα έχουν ως εξής-
Οι πομποί στάθμης ραντάρ δεν απαιτούν φυσική επαφή, η ακρίβεια είναι υψηλή. Κατάλληλο για πλαστικά δοχεία
Μερικά μειονεκτήματα είναι-
Ακριβότερο σε σύγκριση με άλλες τεχνικές. Δεν είναι δυνατή η μέτρηση των επιπέδων μεταξύ δύο διεπαφών.