Auswahl einer Radarantenne für die Füllstandmessung

So wählen Sie eine Radarantenne aus: Typen, Eigenschaften und Anwendungsleitfaden

Die Antenne ist eine zentrale Komponente eines Radarpegelmessgeräts, da sie das für die Pegelmessung verwendete elektromagnetische Signal aussendet und empfängt. Verschiedene Antennendesigns unterscheiden sich hinsichtlich des Strahlwinkels, des Verstärkungsfaktors, der Installationsabmessungen, der chemischen Beständigkeit sowie der Widerstandsfähigkeit gegen Signalakkumulation; die Auswahl der Antenne hat daher einen direkten Einfluss auf die Messstabilität.

Es gibt keine einzige Radaranenne, die für jede Anwendung geeignet wäre. Die richtige Auswahl sollte auf der Grundlage der jeweiligen Anforderungen erfolgen.Prozessmedium, Messabstand, Größe der Prozessverbindung, Gefäßgeometrie, Temperatur, Druck, Staub, Dampf sowie innere Hindernisse.

1. Häufig verwendete Radar-Niveaultypen

Stabantenne

Kompakte Bauweise, geeignet für kleinere Prozessverbindungen sowie ausgewählte Anwendungen mit korrosiven Medien. Temperatur-, Druck- und chemische Beständigkeit hängen vom Antennenmaterial und der Instrumentenkonstruktion ab.

Hornantenne

Eine weit verbreitete Freiraum-Radaran antenne mit gutem Signalgewinn. Größere Horndurchmesser führen bei gleicher Betriebsfrequenz in der Regel zu einem schmaleren Strahl.

Parabolantenne

Bietet hohen Verstärkungsfaktor sowie einen schmalen Strahl und ist daher für große Tanks, hohe Silos sowie Anwendungen geeignet, in denen die Verwendung von internen Strukturen vermieden werden muss.

Linsenantenne

häufig in Hochfrequenz-Radareinrichtungen eingesetzt. Ihre kompakte Bauweise und ihre glatte Oberfläche machen sie besonders geeignet für schmale Behälter, kleine Prozessverbindungen sowie zahlreiche staubbelastete Einsatzbereiche.

Planare Antenne;

Wird in ausgewählten Instrumentenkonstruktionen eingesetzt, einschließlich bestimmter Anwendungen in Stillebrunnen, wobei die Antenne und die Rohrkonfiguration so ausgelegt sind, dass sie einen kontrollierten Radarsignalpfad bereitstellen.

2. In welchen Fällen eignen sich Stabantennen?

Stabantennen sind in der Regel kompakt und können über relativ kleine Prozessanschlüsse installiert werden. Einige Ausführungen verwenden PTFE, PFA oder andere chemisch widerstandsfähige Materialien, wodurch sie für bestimmte Anwendungen mit korrosiven Flüssigkeiten geeignet sind.

Hauptvorteile

Kompakte Installation, einfache Reinigung sowie die Möglichkeit, chemisch widerstandsfähige Materialien zu verwenden.

Zu beachtende Punkte:

Einige Stabantennen weisen einen relativ breiten Strahl auf; daher sollte die Strahlabdeckung bei schmalen Behältern oder Tanks mit zahlreichen inneren Strukturen sorgfältig überprüft werden.

Die maximale Messbereich, die Prozesstemperatur sowie die Druckklasse sollten stets aus dem jeweiligen Messgerät-Datenblatt abgeleitet werden, anstatt allein auf Grundlage des Antennentyps angenommen zu werden.

3. Welche Eigenschaften besitzen Hornantennen?

Hornantennen gehören zu den am weitesten verbreiteten Konstruktionen für die Messung von Radarwerten im freien Raum. Bei derselben Betriebsfrequenz bietet ein größerer Horntyp in der Regel einen höheren Verstärkungsfaktor sowie einen schmaleren Strahl.

Hornantennen werden häufig auf Lagertanks, Pufferbehältern, Prozessbehältern sowie in ausgewählten Anwendungen mit Bulk-Feststoffen eingesetzt. Bei korrosiven Medien müssen die Materialien für die Antenne sowie die Prozessverbindung auf chemische Kompatibilität geprüft werden, anstatt davon auszugehen, dass Hornantennen per Definition ungeeignet seien.

4. In welchen Fällen sollte eine parabolische Antenne in Betracht gezogen werden?

Die Hauptvorteile einer parabolischen Antenne sindein hoher Verstärkungsfaktor und ein schmaler Strahl.Dies macht die Technologie besonders geeignet für große Behälter, hohe Silos sowie Anlagen, in denen das Radar-Signal Wände, Balken, Rohre oder andere feste Strukturen umgehen muss.

Große Behälter

Geeignet für Anwendungen, die einen größeren Messbereich und einen höheren Antennengewinn erfordern.

Komplexe Innenkonstruktionen

Ein schmaler Strahl kann helfen, Behälterwände, Rohrleitungen, strukturelle Stützen und andere Hindernisse zu umgehen.

Medien mit geringer Reflexivität;

Ein höherer Antennengewinn kann in Anwendungen mit relativ schwachen Echos zusätzlichen Signalabstand bieten.

Der Strahlwinkel ist nicht auf 3° oder 3,5° festgelegt; er hängt von der Radarfrequenz, dem Durchmesser des Reflektors sowie vom spezifischen Antennendesign ab.

5. Warum sind Linsenantennen in … weit verbreitet?80GHz Radar?

80GHz Radar arbeitet bei kürzeren Wellenlängen und ermöglicht die Erzeugung eines schmalen Strahls mit einer relativ kompakten Antenne. Aus diesem Grund werden Linsenantennen in Hochfrequenz-Radarmessgeräten weit verbreitet eingesetzt.

Typische Vorteile sind:

• kompakte Antennengrößen;

• fokussierte, schmale Strahlprofile;

• Eignung für kleine Prozessanschlüsse;

• relativ glatte Antennenoberfläche;

• gute Eignung für schmale Kanäle sowie komplexe Innenstrukturen.

• Luftreinigungsoptionen für ausgewählte Modelle.

Für staubbeladene Silos, die Zement, Flugasche, Mineralpulver, Getreide oder ähnliche Materialien enthalten, ist eine Linsenantenne in Kombination mit einem schmalen Strahl häufig eine praktikable Lösung. Dennoch sollten Staubansammlung, der Ruhewinkel sowie der tatsächliche Messbereich noch sorgfältig bewertet werden.

6. Ist ein Stilling-Well das Gleiche wie eine Antenne?

Nein. Ein Stillebrunnen ist besser als eine-Installation sowie eine Signalleitvorrichtung zu verstehen.anstatt eines herkömmlichen Radaranlagen-Typs Ein Freiraum-Radargerät kann an der Oberseite eines Stillwellen- oder Bypass-Bechers installiert werden, sodass das Radar-Signal innerhalb des Rohrs propagiert.

Einige Radargeräte verwenden planare Antennen, die speziell für Anwendungen in Stillwellen-Bechern entwickelt wurden. In diesen Installationen sind die folgenden Punkte von Bedeutung:

• Innendurchmesser des Rohrs;

• Vertikalität des Rohrs;

• Zustand der Innenoberfläche;

• Schweißstellen und Flanschausrichtung;

• Freie Bewegung der Flüssigkeit in das Rohr sowie aus dem Rohr.

Große Schweißnähte, fehlausgelagerte Verbindungen, Ablagerungen oder Verhärtungen innerhalb des Stillungswells können unerwünschte Reflexionen erzeugen und die Messzuverlässigkeit verringern.

7. Sind geführte-Wellen-Radarspulen und -kabel Antennen?

Geführte-Wellen-Radarsysteme verwenden eine andere Messkonstruktion als Radarsysteme im freien Raum. Elektromagnetische Pulse werden entlang eines Stabes, Kabels oder einer koaxialen Sondeodergeleitet.

Aus technischer Sicht sind diese Vorrichtungen besser als geführte Wellen-Radarsonden als Radarantennen im freien Raum zu beschreiben.

Da die Radarsonden für geführte Wellen in direkten Kontakt mit dem Prozessmedium stehen, müssen auch die Materialkompatibilität, die Ablagerung, die Kristallisation sowie die mechanische Belastung berücksichtigt werden.

8. Was ist bei der Auswahl einer Radarantenne zu berücksichtigen?

Materialeigenschaften

Dielektrizitätskonstante
Korrosionsbeständigkeit
Viskosität
Ablagerung
Kristallisation

Gefäßgeometrie

Höhe
Durchmesser
Prozessverbindung
Düsenhöhe
Innere Hindernisse

Prozessbedingungen

Temperatur
Druck
Dampf
Staub
Vakuum

Installationsanforderungen

Strahlwinkel
Montageposition
Reinigungszugang
Luftspülung
Explosionsschutz

9. Schnelle Antennenauswahl je Anwendung

FAQ: Auswahl einer Radarantenne –

Frage 1: Ist eine größere Radarantenne immer besser?

A: Nicht zwangsläufig. Bei gleicher Betriebsfrequenz bietet eine größere effektive Antennenapertur im Allgemeinen einen höheren Verstärkungsfaktor sowie einen schmaleren Strahl; gleichzeitig müssen jedoch die Anschlussbedingungen, die Geometrie des Behälters sowie der verfügbare Installationsraum berücksichtigt werden.

Q2: Welche ist besser – eine Hornantenne oder eine Linsenantenne?

A: Keine der beiden Lösungen ist universell überlegen. Hornantennen sind etabliert und werden breit eingesetzt, während Linsenantennen kompakt sind und besonders für Hochfrequenz-Radarsysteme, kleine Prozessanschlüsse sowie Anwendungen mit schmalem Strahl geeignet sind.

Q3: Erfordert eine korrosive Flüssigkeit stets eine Stabantenne?

A: Nein. Die entscheidende Anforderung ist die chemische Verträglichkeit aller Materialien, die dem Prozessmedium oder dessen Dampf ausgesetzt sind. Stabantennen, beschichtete Konstruktionen sowie andere isolierte Antennenstrukturen können je nach Anwendung geeignet sein.

Q4: Welche Antenne eignet sich für einen staubigen Silo?

A: Schmale Strahlantennen mit glatten Oberflächen und geringer Aufbauneigung werden häufig bevorzugt. Bei starkem Staubbelastung kann eine Luftreinigungsanschlusseinrichtung ebenfalls von Vorteil sein.

Q5: Ist ein kleinerer Strahlwinkel immer vorteilhaft?

A: Ein schmaler Strahl ist in engen Behältern sowie in der Nähe innerer Hindernisse vorteilhaft, doch auch der Messbereich, die Reflektivität des Mediums sowie der Antennengewinn müssen berücksichtigt werden.

Q6: Ist das Kabel in einem Geleitetwellen-Radar eine Antenne?

A: Genauer gesagt handelt es sich um eine Radarsonde auf Basis von Geleitwellen. Die Stange, das Kabel oder die koaxiale Sonde leitet das elektromagnetische Signal und funktioniert anders als eine Radarantenne im freien Raum.

Q7: Ist ein Stillwellenbrunnen dasselbe wie ein Radar auf Basis von Geleitwellen?

A: Nein. Ein Stillwellenbrunnen ist in der Regel eine Installationskonfiguration für Radar im freien Raum, während bei Radar auf Basis von Geleitwellen eine physische Stange oder ein Kabel verwendet wird, um das elektromagnetische Signal zu leiten.

Q8: Welche Informationen enthält METRAVON Müssen Sie eine Radaranlage empfehlen?

A: Bitte geben Sie das Medium, den Messbereich, die Gefäßhöhe und den Gefäßdurchmesser, die Anschlussgröße für den Prozess, die Düsenhöhe, die Temperatur, den Druck, die Staub- und Dampfbelastung, die inneren Strukturen, die Anforderungen für Gefahrenzonen sowie Installationsfotos bereit. Diese Informationen dienen der Bestimmung der am besten geeigneten Radarfrequenz, der geeigneten Antennengeometrie und der passenden Installationsmethode.

Schlussfolgerung

Die Auswahl der Radarantenne wird hauptsächlich durch die Strahlcharakteristika der, den Antennengewinn, die Materialkompatibilität sowie die Installationsgeometrie bestimmt.Stab-, Horn-, Parabol-, Linsen- und planare Antennen weisen jeweils spezifische Anwendungsvorteile auf; die Auswahl der Antenne sollte nicht allein auf der Messreichweite oder dem Namen der Antenne basieren.

Standard-Speicherbehälter, korrosive Flüssigkeiten, schmale Behälter, staubige Silos sowie Anwendungen mit Stillebrunnen erfordern jeweils eine unterschiedliche Auswahllogik. Für METRAVON Bei Projekten ist es ratsam, das Medium, den Messbereich, die Gefäßgeometrie, die Prozessverbindung, die Temperatur, den Druck sowie innere Hindernisse zu überprüfen, bevor die Radarfrequenz und die Antennenauslegung festgelegt werden.