Радарните нивомери са измервателни инструменти, базирани на принципа-на-полет. С предимствата си на без{3}}контактно измерване, силни възможности против-смущения, висока точност, ниска поддръжка и дълъг живот, те постепенно се превърнаха в предпочитано оборудване в много сценарии за измерване на нивото на течности.
Радарните нивомери се предлагат в честоти като 6GHz, 26GHz, 80GHz и 120GHz. Най-общо казано, радарните нивомери също могат да бъдат разделени на високо-честотни и ниско-честотни типове. 26Радарните нивомери G и 80G са два често срещани типа. Основните разлики между 26G и 80G радарни нивомери са в тяхната честота на модулация, дължина на вълната, точност на измерване, разделителна способност и сляпа зона. Обикновено радарните нивомери с по-висока честота са по-скъпи.
Честота на модулация и дължина на вълната
Микровълните се отнасят до диапазона от електромагнитни вълни с честоти от 300MHz до 300GHz, със съответните дължини на вълните от 1mm до 1m. Електромагнитният спектър включва три ленти: дециметрови вълни (честотен диапазон 300MHz-3GHz), сантиметрови вълни (честотен диапазон 3~30GHz) и милиметрови вълни (честотен диапазон 30~300GHz).
Връзката между дължината на вълната и честотата (c=λf, където c е скоростта на светлината) е както следва:
26G радарни нивомери:
Честотата на модулация обикновено е между 24 и 26 GHz, дължината на вълната е приблизително 11,5 mm, принадлежаща към сантиметровата вълнова лента.
80G радарни нивомери:
Честотата на модулация обикновено е между 78 и 82 GHz, дължината на вълната е приблизително 3,75 mm, принадлежаща към милиметровия вълнов диапазон.
Точност и разделителна способност на измерване
Обикновено колкото по-висока е честотата (по-къса дължина на вълната) на радара, толкова по-висока е неговата пространствена разделителна способност.
26G радарен нивомер:
Това принадлежи към импулсен радар (PTOF). Принципът на работа на импулсния радар е подобен на „сонарно откриване“: предавателното устройство периодично излъчва високо-честотни импулсни сигнали с изключително кратка продължителност (обикновено на ниво наносекунда). След като импулсът достигне повърхността на средата и се отрази, приемното устройство записва разликата във времето (Δt) между предаването и приемането и след това изчислява нивото на течността, използвайки формулата „разстояние=(скорост на светлината × Δt) / 2“. Схемата му е сравнително проста и цената е ниска, но е ограничена от ширината на импулса, има сляпа зона на близко разстояние (обикновено 0,3-1 m) и има ниска разделителна способност (обикновено ±5 mm). Подходящ е за сценарии с широк диапазон на измерване и ниски изисквания за точност.
80G радарен нивомер:
Това принадлежи към честотно-модулиран радар с непрекъсната вълна (FMCW). Той предава непрекъснат вълнов сигнал с честота, която се променя линейно с времето, а честотата на предаване има зъбна или триъгълна вълнова връзка с времето. Когато се получи ехо сигнал, честотата на предаване се е променила. Нивото на течността се изчислява чрез измерване на честотната разлика (Δf) между предаваните и отразените вълни, като се използва свойството, че „Δf е пропорционално на разстоянието“. Тъй като използва непрекъснати вълнови сигнали, радарът FMCW има малка сляпа зона, разделителна способност на обхват от ±1 mm и по-силни възможности за -смущения, като ефективно разграничава ехото от повърхността на течността и близките препятствия. Схемата му обаче е сложна и цената му е относително висока, което го прави подходящ за сценарии с висока-прецизност или-обхват на измерване.
Ъгъл на лъча
Значително предимство на високо-честотните микровълни е техният изключително малък ъгъл на излъчване. 80GHz радарът обикновено има ъгъл на излъчване от само 3 градуса -5 градуса, докато радарът с 26 GHz достига 10 градуса -15 градуса. В затворени пространства или сложни условия с препятствия, 80 GHz радар може да фокусира по-добре повърхността на течността, намалявайки смущенията от стените на контейнера или други вътрешни структури. Тази характеристика го прави изключително добър в малки резервоари за съхранение или когато е монтиран близо до стената на резервоара.
Тип антена
80 GHz радар обикновено използва планарна матрична антена. В сравнение с антената с форма на рупор-, която обикновено се използва в 26 GHz радар, тя има по-голяма устойчивост на смущаващи фактори като прах, пара и кондензация и може да поддържа стабилна работа дори при тежки условия. Например, при възбудени условия, вихри, пяна, пръски и дори фалшиви интерфейси могат да се появят на повърхността на течността, поставяйки изключително високи изисквания към способността за-смущения и фокусирането на сигнала на измервателното оборудване. 80GHz-честотен радар, с неговата къса дължина на вълната, тесен лъч и характеристики на силно проникване на сигнала, комбинирани с усъвършенствана технология за обработка на сигнали, се превърна в основно решение за измерване на нивото на течности в резервоари с разбъркване.
Как да избирам между 80GHz и 26GHz?
Ситуации, при които се предпочита 80GHz радарен нивомер:
Сложни процеси: Резервоарът съдържа препятствия като бъркалки, нагревателни намотки и стълби.
Миниатюризирани контейнери: Реактори, малки резервоари за съхранение, технологични съдове (диаметър по-малък от 1 метър).
Сложни характеристики на средата: Течности/твърди вещества, които са склонни към образуване на пяна, изпаряване, водещо до кондензация, или имат ниски диелектрични константи.
Изисква се високо{0}}прецизно измерване: Използва се за търговски сетълмент, прецизно дозиране и др.
Ограничени условия за инсталиране: Недостатъчно къса дължина на тръбата или нежелание/невъзможност за инсталиране на вълноводи.
Измерване на твърди материали, особено частици и прахове с ниска диелектрична константа.
Ситуации, при които се предпочита 26GHz радарен нивомер:
Стандартни големи резервоари за съхранение: като резервоари, резервоари за съхранение на суров нефт, канализационни басейни и др., с прости вътрешни структури.
Ограничен разходен бюджет и прости условия на работа без специални предизвикателства.
Измерване на обикновени течности (вода, масло, киселини, основи и др.) и суспензии с висока диелектрична константа.
Резюме
Като цяло, 80 GHz радарни нивомери, с тяхната превъзходна способност за фокусиране и ефективност срещу-смущения, се превръщат в предпочитан избор за все по-голям брой приложения, особено в процесните индустрии и сложни работни условия. Те намаляват общите разходи за жизнения цикъл чрез по-интелигентна инсталация и по-стабилно измерване. Междувременно 26GHz радарни нивомери, като зряла и надеждна технология, все още поддържат силна жизнеспособност в много стандартни и прости приложения за измерване на ниво поради своите икономически предимства.
Радарните нивомери не са непременно по-добри, колкото по-висока е честотата, нито са непременно по-лоши, колкото по-ниска е честотата. Когато правите избор, фактори като сложността на работните условия, изискванията за точност, условията на инсталиране, характеристиките на медиите и бюджета на проекта трябва да бъдат разгледани изчерпателно. Най-подходящият вариант е този, който е подходящ за вашите условия на работа.
