Wie wählt man einen 26-GHz-Radar-Füllstandtransmitter aus? Funktionsprinzip, Antenne, Messbereich und Beschaffungsdaten

1. Was ist ein 26 GHz Radar Level Transmitter?

Ein 26-GHz-Radarpegelsender bezieht sich im Allgemeinen auf ein industrielles Radarpegelinstrument, das im K-Band mit einer Frequenz von etwa 26 GHz arbeitet.

Es kann verwendet werden für:

• Flüssigkeitsspeicherbehälter;

• chemische Prozessbehälter;

• Öltanks;

• Wasserbehälter;

• Zementsilos;

• Mineralpulversilos;

• Getreidesilos;

• Kohlebunker;

• Flugaschesilos;

• Silos aus granuliertem Material.

26 GHz war für viele Jahre eines der Mainstream-Frequenzbänder für die industrielle Radarpegelmessung. Heute umfasst der Markt Radarprodukte, die in verschiedenen Frequenzbändern wie 6 GHz, 26 GHz und etwa 80 GHz betrieben werden.

Unterschiedliche Frequenzen sollten nicht einfach so verstanden werden, dass „neue Technologie alte Technologie ersetzen muss.

Die technische Auswahl sollte weiterhin auf folgenden Grundlagen beruhen:

Betriebsbedingungen + Einbaustruktur + Messbereich + Medium + Antenne.

2. Wie funktioniert ein 26 GHz Radar Level Transmitter?

Das Radar sendet elektromagnetische Wellen zur Oberfläche des Messmediums.

Wenn die elektromagnetischen Wellen die Oberfläche erreichen, wird ein Teil der Energie von der Antenne reflektiert und empfangen.

Das Instrument analysiert die Beziehung zwischen den gesendeten und zurückgegebenen Signalen, um den Abstand zwischen der Antenne und der Materialoberfläche zu berechnen.

Für eine typische Flugzeitmessung kann die Beziehung wie folgt ausgedrückt werden:

D = c × t / 2

wobei:

• D= Entfernung;

• c= Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle;

• t= Round-Trip-Signallaufzeit.

Das Gerät wandelt dann den gemessenen Abstand in einen Flüssigkeitsstand oder Schüttgut-Feststoffstand entsprechend dem konfigurierten Leertank-Referenzabstand um.

Ein Punkt ist jedoch zu beachten:

26 GHz beschreibt das Betriebsfrequenzband. Sie stellt kein einziges Signalverarbeitungsverfahren dar.

Verschiedene 26-GHz-Radarprodukte können unterschiedliche Radarmess- und Signalverarbeitungstechnologien verwenden. Daher sollten nicht alle Leistungsmerkmale allein aus dem Begriff „26 GHz beurteilt werden.

Basic 26 GHz Radar Messverfahren

Schritt 1 – Übermittlung:Die Radarantenne sendet elektromagnetische Wellen in Richtung der flüssigen oder massiven Oberfläche.

Schritt 2 – Ausbreitung:Die elektromagnetischen Wellen wandern durch den Messraum zur Zielfläche hin.

Schritt 3 – Reflexion:Ein Teil der Mikrowellenenergie wird von der Oberfläche des Messmediums reflektiert.

Schritt 4 – Empfang:Die Radarantenne empfängt das reflektierte Echosignal.

Schritt 5 – Niveauberechnung:Die Elektronik berechnet den Abstand und wandelt ihn entsprechend der konfigurierten Tankgeometrie in den entsprechenden Flüssigkeits- oder Materialstand um.

3. Warum wurde 26 GHz Radar für industrielle Füllstandsmessung weit verbreitet eingesetzt?

26 GHz Radar ist seit vielen Jahren in industriellen Anwendungen weit verbreitet, vor allem, weil es bietet:

• berührungslose Messung;

• Geeignetheit sowohl für Flüssigkeiten als auch für Schüttgüter;

• relativ lange Messbereiche;

• Mehrfachantennenkonfigurationen;

• Fähigkeit, relativ komplexe Industrieschiffe zu handhaben;

• Explosionsgeschützte, Hochtemperatur- und Hochdruckversionen;

• Reife 4-20 mA/HART und andere industrielle Schnittstellen.

So zeigen öffentlich zugängliche Informationen für den Endress+Hauser FMR51, dass dieses etwa 26 GHz K-Band Flüssigkeitsradar in Hochtemperatur- und Hochdruckanwendungen eingesetzt werden kann und mit Hornantennen zur Verfügung steht. Der FMR57 ist für pulverförmige und körnige Massenfeststoffe konzipiert.

Daher ist 26 GHz Radar nicht auf Flüssigkeitsmessung beschränkt.

4. Wie weit kann ein 26 GHz Radar messen?

Es gibt keine einzige Antwort auf die Frage: "Wie viele Meter kann ein 26 GHz Radar messen?"

Der maximale Messbereich ist abhängig von:

• Sender- und Empfängerdesign;

• Antennenverstärkung

• Reflektivität des Messmediums;

• Werkstoffoberflächenwinkel;

• Staubbedingungen;

• Materialaufbau an der Antenne;

• Einbaulage;

• Algorithmen zur Signalverarbeitung.

Zu den industriellen 26-GHz-Radarprodukten auf dem Markt gehören Modelle mit Messbereichen um 20 m sowie Versionen mit einer Leistung von etwa 40 m oder 70 m.

Zum Beispiel geben einige öffentlich zugängliche Spezifikationen für 26 GHz Bulk-Solid-Radarprodukte maximale Messabstände von bis zu etwa 70 m an. Die tatsächliche Anwendungsleistung kann jedoch immer noch durch niedrige Dielektrizitätskonstanten, lockere Materialoberflächen, Ruhewinkel und Materialaufbau beeinflusst werden.

Daher sollte sich die Beschaffung nicht nur auf die Frage konzentrieren:

Ist das ein 70-Meter-Radar?

Die sinnvollere technische Frage ist:

„Kann dieses Radar unter meinen tatsächlichen Medium- und Einbaubedingungen zuverlässig 70 Meter messen?

5. Was ist der Strahlwinkel eines 26 GHz Radars?

Der Strahlwinkel steht in starkem Zusammenhang mit der Antennenapertur.

Zum Beispiel mit einigen 26 GHz Hornantennen:

• Antennen mit kleiner Öffnung können Strahlwinkel größer als 20° haben;

• Größere Hornantennen können den Strahlwinkel auf etwa 8°–10° verringern.

• Große parabolische Antennen können den Strahlwinkel noch weiter reduzieren.

Nach öffentlich zugänglichen Endress+Hauser-Informationen haben etwa 26 GHz-Radarprodukte mit einer 100 mm-Hornantenne einen typischen Strahlwinkel von etwa 8°. Große parabolische Antennen, die für Massen-Festkörper-Messungen verwendet werden, können Strahlwinkel von etwa 3 erreichen. 5-4°.

Daher ist die Antennengröße besonders wichtig, wenn 26 GHz-Radar auf hohe Silos angewendet wird.

6. Wie sollte die Antenne für einen 26 GHz Radarpegelsender ausgewählt werden?

Herkömmliche Flüssigkeitslagertanks

Als Erstes kommen Hornantennen oder andere herkömmliche Freiraumantennenstrukturen in Betracht.

Hohe Silos

Zu den wichtigsten Bewertungsoptionen gehören:

• Antennen mit großer Apertur;

• Parabolantennen;

• Schmalstrahlantennenstrukturen.

Korrosive Medien

Achten Sie besonders auf die Kompatibilität von:

• PTFE;

• PEEK;

• 316 L;

• Legierungswerkstoffe;

• Dichtungsmaterialien;

• andere benetzte oder exponierte Materialien.

Staubarme Silos

Zusätzlich zum Strahlwinkel ist Folgendes zu beachten:

• Staubansammlung an der Antenne;

• ob ein Luftreinigungsanschluss verfügbar ist;

• Einbauwinkel;

• Staubkonzentration.

7. Wie beeinflusst dielektrische Konstante 26 GHz Radar?

Die Radarmessung hängt von der Reflexion elektromagnetischer Wellen von der Oberfläche des gemessenen Mediums ab.

Im Allgemeinen gilt: Je stärker die Radarreflexion des Mediums ist, desto einfacher ist es für das Instrument, das Rückstrahlecho zu identifizieren.

Für Medien mit niedrigem Dielektrikum-Konstantwert sollte mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden:

• Messstrecke;

• Antennenverstärkung

• Werkstoffoberflächengeometrie;

• Einbauwinkel;

• Signalverarbeitungsfähigkeit.

Bei Massenfeststoffen sollte auch der Verdichtungsgrad berücksichtigt werden.

Das gleiche Material kann unterschiedliche Echobedingungen bieten, wenn es

• hoch verdichtet,

• pneumatisch gefördert werden;

• Umgeben von schwerem Staub;

• Sehr locker oder belüftet.

8. Ist 26 GHz Radar vom Staub betroffen?

Im Vergleich zur Ultraschalltechnologie verwendet Radar elektromagnetische Wellen und ist nicht von der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls durch die Luft abhängig. Es bietet daher erhebliche technische Vorteile in vielen staubigen Anwendungen.

26 GHz Industrieradar ist weit verbreitet für:

• Zement,

• Rohmehl;

• Futtermittel;

• Kohle;

• Mineralische Partikel.

Technische Informationen für relevante Industrieradarprodukte identifizieren auch Hochstaubsilos als typische 26-GHz-Radaranwendungen.

Die Aussage "Radar kann durch Staub messen" bedeutet jedoch nicht, dass eine unbegrenzte Menge Staub die Messung niemals beeinflussen kann.

Wenn starke Staubbedingungen auch zu einem starken Antennenaufbau führen, sind möglicherweise noch Luftspülung und regelmäßige Wartung erforderlich.

9. Kann 26 GHz Radar unter Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen messen?

Ja, aber es muss ein speziell für die erforderlichen Temperatur- und Druckwerte entwickeltes Modell ausgewählt werden.

Das Radarmessprinzip selbst macht das komplette Gerät nicht automatisch für Hochtemperatur- oder Hochdruckanwendungen geeignet.

Die tatsächlichen Temperatur- und Druckgrenzen werden durch Komponenten wie:

• Antennenstruktur;

• Prozessdichtungen;

• Flansche;

• Wärmeisolationsstruktur;

• O-Ringe;

• Auslegung der Trennung der elektronischen Einheiten.

26 GHz Radarprodukte für Hochtemperatur- und Hochdruck-Service sind auf dem Markt erhältlich. Einige Industriemodelle veröffentlichen Prozesstemperaturwerte von mehreren hundert Grad Celsius und Druckwerte, die für den Hochdruckdienst geeignet sind.

Diese Werte sind jedoch Fähigkeiten bestimmter Modelle und sollten nicht auf alle 26-GHz-Radargeräte angewendet werden.

10. Welche Parameter sollten beim Kauf eines 26 GHz Radarpegelsenders bereitgestellt werden?

Bei der Anforderung eines Angebots wird empfohlen, die folgenden Informationen gleichzeitig anzugeben:

Diese Parameter bieten weitaus mehr technischen Wert, als einfach zu fragen: „Wie viel kostet ein 26 GHz Radar?

11. Wie sollten 26 GHz und 80 GHz Radar verstanden werden?

80 GHz Radar hat eine kürzere Wellenlänge und kann in der Regel einen schmaleren Strahl mit einer kleineren Antenne erzeugen.

Dies bietet Vorteile in Anwendungen wie:

• Schmale Lagertanks;

• kleine Prozessverbindungen;

• Tanks mit komplexen inneren Strukturen.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass jede 26 GHz Anwendung auf 80 GHz aufgerüstet werden muss.

Ausgereifte bestehende 26-GHz-Installationen, größere Prozessanschlüsse, Hochtemperatur- und Hochdruckstrukturen oder bestimmte Bulk-Solid-Anwendungen können sich je nach den tatsächlichen Betriebsbedingungen noch gut für 26-GHz-Radar eignen.

Die Frequenz ist nur ein Parameter im gesamten Auswahlprozess.

FAQ

F1: Bedeutet „26 GHz Radarpegelsender, dass das Radar bei 26 GHz arbeitet?

A:Normalerweise ja. In industriellen Anwendungen bezieht es sich im Allgemeinen auf ein K-Band-Radar, das bei etwa 26 GHz arbeitet.

F2: Kann ein 26-GHz-Radar Feststoffe messen?

A:Ja. 26 GHz Radar wird seit langem für pulverförmige und körnige Materialien wie Zement, Mineralpulver, Kohle und Getreide verwendet.

Q3: Was ist der maximale Messbereich eines 26 GHz Radars?

A:Es gibt keinen universellen Wert. Industrielle Produkte sind in verschiedenen Messbereichsklassen erhältlich, und einige Bulk-Solid-Modelle können etwa 70 m erreichen. Die tatsächliche nutzbare Reichweite hängt weiterhin von den Betriebsbedingungen ab.

Q4: Was ist besser, 26 GHz Radar oder 80 GHz Radar?

A:Die Auswahl sollte auf Tankstruktur, Prozessanschlussgröße, Medium, Messbereich, Temperatur und Druckbedingungen basieren. Die Frequenz allein bestimmt nicht, welche Option besser ist.

F5: Kann ein 26 GHz Radar Öl messen?

A:Ja. Die dielektrischen Eigenschaften des Öls, Dampfbedingungen, Temperatur, Druck und explosionsgeschützten Anforderungen sollten jedoch bestätigt werden.

F6: Hat ein 26 GHz Radar eine Blindzone?

A:Die Begrenzung der Nahfeldmessung hängt vom spezifischen Modell und der Antennenstruktur ab. Das ausgewählte Produktdatenblatt sollte überprüft werden, anstatt einen universellen Fixwert wie 8 cm oder 40 cm anzunehmen.

F7: Erfordert ein 26 GHz Radar Wartung?

A:Radar hat keine beweglichen Teile, die das gemessene Medium direkt kontaktieren müssen, aber die Antenne sollte dennoch auf Staubansammlung, Kondensation, Dichtzustand und Verdrahtungszustand überprüft werden.

Q8: Welche Informationen verwendet METRAVON für die Radarauswahl?

A:METRAVON empfiehlt, vollständige Tankparameter und Feldfotos bereitzustellen. Die Messentfernung, die mittleren Eigenschaften und die Einbaubedingungen sollten zusammen ausgewertet werden, um die geeignete Frequenz, Antenne und Prozessverbindung zu bestimmen.

Schlussfolgerung

Ein 26 GHz Radar-Füllstandssender ist ein ausgereiftes industrielles berührungsloses Füllstandsmessgerät.

Für die Projektbeschaffung umfassen die Parameter, die wirklich bewertet werden müssen:

Messbereich, Antenne, Strahlwinkel, mittlere Reflektivität, Temperatur, Druck, Staub, Einbaustruktur und explosionsgeschützte Anforderungen.

Einzelne Spezifikationen wie „26 GHz, „70 m oder „hohe Genauigkeit sollten nicht unabhängig von den tatsächlichen Betriebsbedingungen verglichen werden.

Für chemische Lagertanks, Wasseraufbereitungssysteme, Erdöl-Produkt-Anwendungen und große Massen-Feststoff-Silos empfiehlt METRAVON, die grundlegenden Prozess- und Installationsbedingungen vor dem Angebot zu bestätigen und dann zu bestimmen, ob 26 GHz Radar, 80 GHz Radar und die entsprechende Antennenstruktur die am besten geeignete Lösung sind.

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Füllstandmesser · Füllstandsmessung

Autor: Arvin · Quelle: METRAVON Instrumente