www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Principiile Radiolocaţiei

Radar de nivel

Strat de spumă
Nivelul lichidului

Ilustrație 1: Măsurarea nivelului cu ajutorul radarului

Strat de spumă
Nivelul
lichidului

Ilustrație 1: Măsurarea nivelului cu ajutorul radarului

Radar de nivel

Radarul de nivel este o metodă de măsurare fără contact a nivelului în rezervoarele de proces, rezervoarele de depozitare și silozurile deschise sau închise din industria de prelucrare. Dispozitivul de măsurare trimite semnale de microunde de sus către mediu, care le reflectă. Pe baza semnalelor de ecou primite de dispozitivul de măsurare, se determină distanța până la suprafața produsului și, dacă se cunoaște geometria rezervorului, se poate calcula nivelul pe baza acesteia. Cu această metodă de măsurare pot fi măsurate solidele în vrac pulverulente până la bulgări, lichidele și straturile de separare din lichide (de exemplu, grosimea unui strat de spumă pe lichid). Timpii de tranzit măsurați pot fi calibrați în funcție de materialul care urmează să fie măsurat, astfel încât suprafețele neuniforme ale materialelor care se scurg să nu influențeze măsurarea. Această calibrare ține cont, de asemenea, de vitezele diferite de propagare a undelor electromagnetice în mediile respective.

Avantajele acestei metode de măsurare sunt următoarele

Metodele radar cu undă continuă cu modulație de frecvență sunt utilizate în principal în diferitele game de frecvență (6, 10, 24 și 76 GHz). Cu toate acestea, radarul cu impulsuri este, de asemenea, încă utilizat, deși numai cu o rezoluție scăzută din cauza duratei extrem de scurte a impulsurilor care ar fi necesară în caz contrar. Și în acest caz, cu cât frecvența purtătoare este mai mare, cu atât antenele pot fi construite mai mici și mai eficiente. De exemplu, un radiator cu corn pentru 25 GHz are un unghi de deschidere de aproximativ 10°. Un radiator cu corn pentru 76 GHz nu numai că este mult mai mic, dar are un unghi de deschidere de numai aproximativ 3°. Această ascuțire a direcției de radiație previne reflexiile de pe peretele rezervorului.[1] Sistemele necesită, de obicei, aprobarea frecvenței.[2]

Urmărire multi-eco

Urmărirea multi-eco este o procedură care estompează ecourile de interferență de la instalațiile din recipient (gâturi de umplere, unități de răcire sau de încălzire, agitatoare).

Dacă rezultatul măsurătorii este afișat ca un semnal analogic (așa cum se arată în figura 1) pe un indicator tip A, aceste ecouri suplimentare de la instalațiile din recipient pot fi, de asemenea, detectate. Poziția acestor instalații interne este cunoscută și ar putea fi mascată prin software cu ajutorul unui circuit de poartă. Acest lucru cauzează probleme dacă nivelul de umplere este exact la înălțimea unuia dintre aceste interne: atunci nivelul de umplere nu este adesea afișat.

Cu toate acestea, radarul primește întotdeauna un ecou de pe fundul rezervorului. Atunci când rezervorul este plin, fundul rezervorului pare să fie mai departe decât atunci când rezervorul este gol. Acest lucru se datorează vitezei mai mici de propagare a undelor electromagnetice în interiorul conținutului. Prin urmare, distanța aparentă a fundului rezervorului conține și nivelul de umplere ca rezultat al măsurătorii.

Din ambele rezultate de măsurare (ecoul de la suprafața produsului și de la distanța aparentă a fundului rezervorului), nivelul poate fi acum determinat cu exactitate, chiar dacă semnalul de ecou dorit se suprapune cu ecourile de la instalațiile rezervorului. Reflexiile de la instalațiile care interferează, precum și reflexiile multiple pot fi estompate cu această metodă.

Radar ghidat

Radarul cu unde ghidate este o metodă de măsurare care se aseamănă mai mult cu reflectometria în domeniul timpului decât cu radarul clasic. Aici, energia de înaltă frecvență nu este emisă în spațiul liber din interiorul rezervorului, ci este ghidată de-a lungul unei tije metalice (care ajunge până la fundul rezervorului) ca un ghid de undă în acest rezervor. Acest ghid de undă preia aici aproximativ funcția de conductor interior al unui cablu coaxial. Dacă constanta dielectrică εr a împrejurimilor acestui ghid de undă se modifică (de exemplu, de la suprafața materialului de umplere), atunci impedanța acestuia se modifică. Această modificare a impedanței este atunci cauza unei nepotriviri în acest punct și, prin urmare, și cauza unei reflexii a unei părți din energia de înaltă frecvență condusă. Evaluarea acestor rezultate de măsurare se face în același mod ca și în cazul radarului de nivel, astfel încât unii producători simplifică această metodă de măsurare numind-o „radar“.

Această metodă de măsurare este deosebit de potrivită pentru rezervoarele al căror perete interior prezintă numeroase neomogenități mecanice, cum ar fi serpentinele de încălzire, intrările sau chiar lamelele agitatorului. În caz contrar, acestea ar provoca, de asemenea, reflexii ale unei unde electromagnetice și astfel ar suprapune sau ar întuneca rezultatul măsurătorii.

Surse și literatură suplimentară:

  1. Armin Scheuermann, „Neues Hochfrequenz-Radar zur Füllstandmessung in Flüssigkeiten“, in Chemietechnik Heft März 2016, Süddeutscher Verlag Hüthig, Heidelberg (online)
  2. Aplicații radio speciale pentru grupuri specifice de utilizatori (radio de localizare)