Измерение уровня с помощью радиолокационной техники

Измерение уровня является важной частью контроля качества и процессов во многих отраслях промышленности. Во всем мире используются различные методы измерения уровня, и измерение уровня с помощью радиолокационной техники является одним из них. В этой статье этот метод более подробно обсуждается.

Что такое измерение уровня с помощью метода измерения уровня радаром?

Основная рабочая предпосылка любого радиолокационного прибора - передача электромагнитного излучения (в ГГц) высокой частоты с последующей синхронизацией времени прохождения на поверхность и от поверхности. В случае измерения уровня для определения уровня поверхности используется технология радарного уровнемера .
Устройства измерения уровня, использующие радиолокационную технику, в принципе аналогичны ультразвуковым датчикам уровня, использующим звуковые волны. Но радарный уровнемер имеет преимущество перед аналогами ультразвукового уровнемера. Поскольку звуковые волны представляют собой механическую энергию, для передачи которой используются молекулы атмосферы, даже малейшие химические изменения в окружающей атмосфере вызывают изменение скорости передачи. Классическим примером является то, как пары изменяют скорость звука и приводят к ошибочным показаниям.

Типы радарных уровнемеров

Существует два типа радарных приборов для измерения уровня, перечисленных ниже.

а) Бесконтактный радарный уровнемер

В приборах этого типа электромагнитный сигнал излучается антенной в воздух. Он достигает поверхности жидкости, а затем отражается обратно в прибор, который затем считывает его.
Проблема с этим типом измерения уровня радара заключается в том, что выходная мощность антенны довольно слабая, обычно около 1 мВт. А после передачи в эфир этот сигнал еще больше ослабевает. Кроме того, сила отраженного сигнала зависит от диэлектрической проницаемости жидкости. В некоторых случаях, например, с углеводородной жидкостью (очень низкие диэлектрические постоянные), сигнал, принимаемый передатчиком, может иметь интенсивность всего 1% от исходного сигнала. Радиолокационный сигнал может дополнительно рассеиваться, если жидкость является турбулентной или в ней есть пена.

б) Волноводный радарный уровнемер

Радарный уровнемер с волноводным типом работает по технологии рефлектометра во временной области (TDR). Он использует зонд для передачи электромагнитных импульсов на поверхность жидкости. Диэлектрическая проницаемость жидкости должна быть выше диэлектрической проницаемости окружающего воздуха, чтобы сигнал отражался от передатчика.
Затем время прохождения измеряется электронным способом с использованием точной и высокоскоростной схемы синхронизации, и на основе этого рассчитывается уровень жидкости. В приборе уровня управляемого типа время прохождения остается одинаковым для жидкостей с разной диэлектрической проницаемостью. Что изменяется, так это сила полученного сигнала, и путем объединения обоих данных определяется уровень жидкости. Так, например, время прохождения жидкости с углеводородом с диэлектрической проницаемостью 2-3 будет таким же, как у воды с диэлектрической проницаемостью 80; только полученный сигнал будет слабее.
Другой аспект заключается в том, что выходная мощность радарного зонда составляет всего 10 процентов от мощности бесконтактного типа. Это связано с тем, что физический зонд гарантирует, что сигнал достигает поверхности жидкой фазы и отражается обратно с минимальными потерями. Это позволяет прибору волноводного типа измерять уровни жидкостей с диэлектрической проницаемостью всего 1,7. Фактически, изменения диэлектрической проницаемости практически не влияют на характеристики устройства.
И, наконец, это устройство не требует калибровки, потому что скорость света остается постоянной. Для этого требуется только настройка поля, которая выполняется путем ввода конкретных данных для приложения определенного уровня, для которого оно используется. Это позволяет вам сконфигурировать несколько устройств за короткий период времени, используя особенности отдельных технологических резервуаров. Устройства работают от источника питания 24 В постоянного тока.

За и против

Преимущества заключаются в следующем:
Радиолокационные передатчики уровня не требуют физического контакта, точность высокая. Подходит для пластиковых резервуаров
Пара недостатков:
Дороже по сравнению с другими методами. Невозможно измерить уровни между двумя интерфейсами.