Radarové hladinoměry jsou měřicí přístroje založené na principu -času{1}}letu. Díky svým výhodám bez-dotykového měření, silným schopnostem proti-rušení, vysoké přesnosti, nízké údržbě a dlouhé životnosti se postupně staly preferovaným zařízením v mnoha scénářích měření hladiny kapalin.
Radarové měřiče úrovně se dodávají ve frekvencích jako 6 GHz, 26 GHz, 80 GHz a 120 GHz. Obecně řečeno, radarové hladinoměry lze také rozdělit na vysoko-a nízkofrekvenční-typy. 26Radarové hladinoměry G a 80G jsou dva běžné typy. Hlavní rozdíly mezi radarovými hladinoměry 26G a 80G spočívají v jejich modulační frekvenci, vlnové délce, přesnosti měření, rozlišení a slepé zóně. Obecně platí, že vysokofrekvenční radarové hladinoměry jsou dražší.
Modulační frekvence a vlnová délka
Mikrovlny označují rozsah elektromagnetických vln s frekvencemi od 300 MHz do 300 GHz, s odpovídajícími vlnovými délkami od 1 mm do 1 m. Elektromagnetické spektrum zahrnuje tři pásma: decimetrové vlny (frekvenční rozsah 300MHz-3GHz), centimetrové vlny (frekvenční rozsah 3~30GHz) a milimetrové vlny (frekvenční rozsah 30~300GHz).
Vztah mezi vlnovou délkou a frekvencí (c=λf, kde c je rychlost světla) je následující:
26G radarové hladinoměry:
Modulační frekvence je obecně mezi 24 a 26 GHz, vlnová délka je přibližně 11,5 mm, patří do centimetrového vlnového pásma.
80G radarové hladinoměry:
Modulační frekvence je obecně mezi 78 a 82 GHz, vlnová délka je přibližně 3,75 mm, patří do pásma milimetrových vln.
Přesnost a rozlišení měření
Obecně platí, že čím vyšší je frekvence (kratší vlnová délka) radaru, tím vyšší je jeho prostorové rozlišení.
26G radarový měřič úrovně:
Patří k pulznímu radaru (PTOF). Princip fungování pulzního radaru je podobný „detekci sonaru“: vysílací jednotka periodicky vysílá vysokofrekvenční pulzní signály s extrémně krátkým trváním (obvykle na úrovni nanosekund). Poté, co puls dosáhne povrchu média a je odražen, zaznamená přijímací jednotka časový rozdíl (Δt) mezi vysíláním a příjmem a poté vypočítá hladinu kapaliny pomocí vzorce „vzdálenost=(rychlost světla × Δt) / 2“. Jeho obvodová konstrukce je relativně jednoduchá a cena je nízká, ale je omezena šířkou pulzu, má slepou zónu na blízko (obvykle 0,3-1 m) a má nízké rozlišení rozsahu (obecně ±5 mm). Je vhodný pro scénáře se širokým rozsahem měření a nízkými požadavky na přesnost.
80G radarový měřič úrovně:
Patří k frekvenčně-modulovanému radaru se spojitou vlnou (FMCW). Přenáší spojitý vlnový signál s frekvencí, která se lineárně mění s časem, a přenosová frekvence má pilovitý nebo trojúhelníkový vlnový vztah s časem. Když je přijat echo signál, přenosová frekvence se změnila. Hladina kapaliny se vypočítá měřením frekvenčního rozdílu (Δf) mezi vysílanými a echovanými vlnami s využitím vlastnosti, že "Δf je úměrné vzdálenosti." Vzhledem k tomu, že radar FMCW využívá signály spojitých vln, má malou slepou zónu, rozlišení dosahu ±1 mm a silnější proti-rušení, které účinně rozlišuje ozvěnu od hladiny kapaliny a blízkých překážek. Jeho obvod je však složitý a jeho cena je relativně vysoká, takže je vhodný pro scénáře měření s vysokou-přesností nebo krátkým{9}}dosahem.
Úhel paprsku
Významnou výhodou-vysokofrekvenčních mikrovln je jejich extrémně malý vyzařovací úhel.{{1}GHz radar má obvykle úhel paprsku pouze 3 stupně -5 stupňů, zatímco 26GHz radar dosahuje 10 stupňů -15 stupňů. Ve stísněných prostorech nebo složitých podmínkách s překážkami může 80GHz radar lépe zaostřit na povrch kapaliny, čímž se sníží interference stěn kontejnerů nebo jiných vnitřních struktur. Díky této vlastnosti funguje výjimečně dobře v malých skladovacích nádržích nebo při instalaci blízko stěny nádrže.
Typ antény
80GHz radar typicky používá planární maticovou anténu. Ve srovnání s anténou ve tvaru rohu - běžně používanou u 26GHz radarů má silnější odolnost vůči rušivým faktorům, jako je prach, pára a kondenzace, a dokáže udržet stabilní provoz i v náročných podmínkách. Například v neklidných podmínkách se na povrchu kapaliny mohou vyskytovat víry, pěna, rozstřikování a dokonce i falešná rozhraní, což klade extrémně vysoké požadavky na anti-schopnost rušení a zaměření signálu měřicího zařízení. 80GHz vysoko-frekvenční radar s krátkou vlnovou délkou, úzkým paprskem a silnými charakteristikami pronikání signálu, v kombinaci s pokročilou technologií hlavního proudu pro měření hladiny kapaliny, se stal moderním řešením pro měření hladiny kapaliny v nádrži.
Jak si vybrat mezi 80 GHz a 26 GHz?
Situace, kdy je preferován radarový hladinoměr 80 GHz:
Složité procesy: Nádrž obsahuje překážky, jako jsou míchadla, topné spirály a žebříky.
Miniaturizované kontejnery: Reaktory, malé skladovací nádrže, technologické nádoby (průměr menší než 1 metr).
Charakteristika komplexních médií: Kapaliny/pevné látky, které jsou náchylné k pěnění, vypařování vedoucímu ke kondenzaci nebo mají nízké dielektrické konstanty.
Je vyžadováno vysoce{0}}přesné měření: Používá se pro vypořádání obchodu, přesné dávkování atd.
Omezené podmínky instalace: Nedostatečně krátká délka potrubí nebo neochota/neschopnost instalovat vlnovody.
Měření pevných materiálů, zejména částic a prášků s nízkou dielektrickou konstantou.
Situace, kdy je preferován radarový hladinoměr 26 GHz:
Standardní velké skladovací nádrže: jako jsou nádrže, nádrže na ropu, kalové bazény atd., s jednoduchými vnitřními konstrukcemi.
Omezený rozpočet a jednoduché provozní podmínky bez zvláštních problémů.
Měření běžných kapalin (voda, olej, kyseliny, zásady atd.) a kalů s vysokou dielektrickou konstantou.
Shrnutí
Obecně platí, že radarové hladinoměry 80 GHz se svými vynikajícími schopnostmi zaostřování a výkonem proti-rušení se stávají preferovanou volbou pro stále větší počet aplikací, zejména ve zpracovatelském průmyslu a ve složitých provozních podmínkách. Díky inteligentnější instalaci a stabilnějšímu měření snižují celkové náklady životního cyklu. Mezitím si radarové hladinoměry 26 GHz jako vyspělá a spolehlivá technologie stále udržují vysokou životaschopnost v mnoha standardních a jednoduchých aplikacích měření hladiny díky svým ekonomickým výhodám.
Radarové hladinoměry nejsou nutně lepší, čím vyšší je frekvence, ani nejsou nutně horší, čím nižší je frekvence. Při výběru je třeba komplexně zvážit faktory, jako je složitost pracovních podmínek, požadavky na přesnost, podmínky instalace, vlastnosti médií a rozpočet projektu. Nejvhodnější možností je ta, která je vhodná pro vaše pracovní podmínky.
