www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Seviye Ölçme Radarı

Çamur katmanı
Sıvı seviyesi

Resim 1: Radarla seviye ölçümü

Çamur katmanı
Sıvı seviyesi

Resim 1: Radarla seviye ölçümü

Seviye Ölçme Radarı

Seviye Ölçme Radar tekniği üretim tesislerindeki işlem (process) tanklarında, depolama tanklarında, açık ya da kapalı silolarda bulunan malzeme ile temas etmeden malzeme seviyesini ölçmek kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntemde ölçme aygıtı yukardan ölçülecek malzemeye doğru mikrodalga işaretlerini gönderir, işaretler burada malzemenin üst kısmına çarparak yansır. Ölçüm aygıtı alınan yankı işaretleri ile malzemenin üst yüzeyine olan uzaklığı hesaplar ve malzeme deposunun bilinen geometrisi de hesaba katılarak malzemenin seviyesi belirlenir. Bu ölçme yöntemi ile toz türü malzemenin, dökme malzemenin ve sıvı üzerinde oluşan tabakaların (örneğin yüzeyde toplanan çamur gibi) seviyesi ölçülebilir. Ölçülen süre malzemeye göre kalibre edilir, böylece ölçümler, bir yandan depoya akan malzemenin sebep olduğu yüzeydeki düzgünlüğünü bozan birikintilerden etkilenmez. Bu ölçümlemede (calibration) elektromanyetik dalgaların söz konusu ortamlardaki değişik yayılma hızları dikkate alınır.

Bu yöntemin üstünlükleri şöyle sıralanabilir:

Burada değişik frekans bölgelerinde (6, 10, 24 ve 76 GHz) Frekans Modüleli Sürekli Dalga Radar yöntemi kullanılmaktadır. Bununla beraber, çözünürlüğü düşük olsa da –çünkü yüksek çözünürlük için darbe süresinin çok kısa olması gerekir- darbe radarı halâ kullanılmaktadır. Ancak: taşıyıcı frekans arttıkça daha küçük ve etkin antenler yapmak mümkün olmaktadır. 25 GHz lik bir boynuz ışıyıcı demetinin açıklık açısı yaklaşık 10° kadardır. 76 GHz lik bir frekansta boynuz ışıyıcının boyutu küçülmekle kalmamakta, yaklaşık 3° lik bir açıklık açısına sahip bir demet elde etmek bile mümkün olmaktadır. Demetin bu kadar keskinleşmesi sayesinde malzeme tankının duvarlarından gelen hatalı yansımalar da önlenmektedir.[1] Almanya’ da ki tesisler ancak Federal Ağ Ajansından (Bundesnetzagentur) izin alınan frekansları kullanabilirler.[2]

Çoklu-yankı izleme

Çoklu-yankı Yöntemi, tank içindeki doldurma boğazı, soğutma- ya da ısıtma serpantinleri, karıştırıcı gibi parçalardan kaynaklanan parazit yankıların bastırıldığı bir yöntemdir.

Eğer ölçüm sonucu bir analog işaret olarak bir A-ekranda görüntüleniyorsa (Resim.1 de görüldüğü gibi) tank içindeki bu parçalardan kaynaklanan ilave yankıları da gözlemek mümkündür. Bu parçaların yerleri bilinmektedir ve bir kapı devresi kullanarak yazılım yoluyla bu parazit yankılar körletilebilinir. Parazit yankı nedeniyle başka bir sorun ortaya çıkar: yankının kaynaklandığı parça ile tanktaki sıvı aynı yükseklikte ise sıkça tanktaki sıvı yüksekliği görüntülenmez.

Radar yankıyı daima tankın tabanından alır. İyice dolu bir tankta tank tabanı, boş bir tanka göre, görünüşte daha uzakta görünür. Bu olay elektromanyetik dalgaların sıvı dolu bir ortamda daha düşük bir hızla yayılmasından kaynaklanmaktadır. Tank tabanının görünüşteki uzaklığı aynı zamanda tank tabanına olan gerçek uzaklığı da kapsar.

Her iki ölçüm sonucundan (yani sıvının yüzeyine olan uzaklık ve tank tabanının görünüşteki uzaklığı) arzu edilen yankı işareti ve tankın içindeki parçalardan kaynaklanan parazit yankılar ile binişse de, dolum seviyesi tam olarak hesaplanabilir. Bu yöntemle hem parçalardan dönen yankılar hem de çoklu-yankılar körletilebilinir.

Kılavuzlu Radar

Kılavuzlu radarda, klasik radarda olduğu gibi, Zaman Alanı Yansıma Ölçümü (Time-domain Reflectometry) sınıfında sayılan bir ölçme tekniği söz konusudur. Burada yüksek frekanslı enerji, seviye ölçümü yapılacak tankın içine serbest olarak değil, tankın dibine kadar inen dalga kılavuzu gibi çalışan bir metal çubuk (sonda) üzerinden yollanır. Bu dalga kılavuzu yaklaşık bir eşeksenel kablodaki iç iletkenin işlevini üstlenir. Dalga kılavuzunun çevresindeki ortamda bir değişiklik olursa (örneğin, tanktaki malzemenin üst kısmına gelindiğinde) dielektrik katsayısı εr değişir ve ardından empedans da değişir. Bu empedans değişikliği o noktada bir uyumsuzluk meydana getirir ve aynı nedenle gönderilen yüksek frekanslı enerjinin bir bölümü bu noktadan geriye yansır. Bu noktaya ulaşan darbenin gidiş-geliş süresi ölçülerek uzaklık hesaplanır. Bu ölçüm sonuçlarının değerlendirilmesi seviye ölçme radarına benzemesi nedeniyle bazı üretici firmalar bu ölçme yönteminin adına „radar” kelimesini eklemiştir.

Bu yöntem iç hacminde ısıtma serpantinleri, dolum boğazı ya da karıştırma bıçakları gibi elemanların bulunduğu tanklar için çok uygundur. Aksi takdirde böyle eleman bulunan tanklarda serbest ortamda yollanan elektromanyetik dalgalar bu elemanlara çarparak dönen yankı işaretleri ile binişir veya bir diğerini örterdi. Nispeten pahalı olan bu yöntemin üstünlüğü; ölçüm sonuçlarının malzemenin yoğunluğundan, iletkenliğinden ve dielektrik katsayısından ya da basınç ve sıcaklık gibi ortam koşullarından ve tank içinde hareket eden parçalardan da etkilenmemesidir.

Kaynaklar ve referanslar:

  1. Armin Scheuermann, „Neues Hochfrequenz-Radar zur Füllstandmessung in Flüssigkeiten”, in Chemietechnik Heft März 2016, Süddeutscher Verlag Hüthig, Heidelberg (online)
  2. Spezielle Funkanwendungen für bestimmte Benutzergruppen (Ortungsfunk)