FMCW Radar vs. Sensores de nivel de radar de onda guiados: Principios, diferencias y guía de selección

El radar espacial libre de FMCW y el radar de onda guiado son ampliamente utilizados para la medición continua del nivel industrial, pero sus métodos de propagación de señales son fundamentalmente diferentes.El radar FMCW transmite ondas electromagnéticas de frecuencia a través del espacio libre sin contactar con el medio de proceso, mientras que el radar de onda guiado dirige pulsos de microondas a lo largo de una varilla, cable o sonda coaxial.Por lo tanto, la selección debe basarse en propiedades mediáticas, constante dieléctrica, geometría de buques, espuma, acumulación, rango de medición y requisitos de medición de interfaces en lugar de frecuencia sola.

1. Diferencia principal entre el radar de FMCW y el radar de onda guía

Radar de espacio libre FMCW

Ruta de señal:Antena → Espacio libre → Superficie del producto → Reflexión eco

Una tecnología de medición sin contacto. Los modernos instrumentos FMCW 80GHz pueden proporcionar un haz estrecho centrado en líquidos, polvos, gránulos y vasos con estructuras internas complejas.

Radar de onda guía (GWR)

Ruta de señal:Transmisor → Sonda de caña/cable/coaxial → Superficie del producto →

Una tecnología de medición de contacto normalmente basada en reflectometría de dominio del tiempo, adecuada para nivel líquido, aplicaciones de sólidos seleccionadas y medición de interfaz líquido-líquido.

2. ¿Cómo funciona la medición de nivel de radar FMCW?

FMCW significa queFrecuencia Modulada de onda continua. El instrumento transmite continuamente una señal de radar cuya frecuencia cambia con el tiempo. La señal reflejada regresa a la antena después de un retraso de propagación. Debido a que la frecuencia de transmisión está cambiando continuamente, existe una diferencia de frecuencia Δf entre la señal de transmisión actual y la señal de demora recibida. La electrónica analiza esta diferencia para determinar la distancia a la superficie del producto.

Importante:FMCW es un principio que abarca, no una banda de frecuencia. Muchos instrumentos de radar industriales modernos utilizan aproximadamente la tecnología FMCW de 80 GHz, pero FMCW puede operar en diferentes frecuencias de radar.

3. ¿Por qué es 80GHz FMCW Radar de uso amplio?

Narrow Beam

Alta frecuencia combinada con una antena adecuada puede proporcionar un haz estrecho que ayuda a evitar las paredes de los vasos, tuberías, soportes y agitadores.

Conexiones de procesos compactos

Un buen enfoque se puede lograr con antenas relativamente compactas, lo que es útil cuando el espacio de la tapa del tanque o el tamaño de la boquilla es limitado.

Medición de sólidos a granel

Adecuado para cemento, polvo mineral, grano, pellets de plástico y otros sólidos a granel donde el enfoque del haz estrecho reduce la interferencia.

Diseño sin contacto

Ninguna sonda está inmersa en el producto, que es útil para los medios corrosivos, viscosos, cristalizantes o de recubrimiento.

80GHz no significa que cada instrumento tenga un ángulo de haz fijo de 3° o ±1mm de precisión. El ángulo de haz, la precisión, el rango, la temperatura del proceso y las calificaciones de presión dependen de la antena específica y el diseño de instrumentos.

4. ¿Cómo funciona el radar de onda guía?

radar de onda guiado, también llamadoradar GWR o TDR, lanza pulsos de microondas de alta frecuencia en una varilla de metal, cable o sonda coaxial. El pulso viaja a lo largo de la sonda y se refleja parcialmente cuando alcanza un punto donde la constante dieléctrica cambia.

El instrumento mide el tiempo de viaje del pulso reflejado y calcula la distancia de la conexión del proceso a la superficie del producto. Debido a que la energía de microondas se guía a lo largo de la sonda, el camino de medición se concentra y puede ser menos sensible a la geometría de los buques, la turbulencia y algunas condiciones de espuma.

5. FMCW Free-Space Radar vs. Radar de onda guía

6. ¿Cuándo debe evaluarse el radar de libre espacio FMCW primero?

Medios viscosos o de cocción

El radar no contacto es atractivo cuando una sonda no debe permanecer inmersa en un medio que recubre fácilmente o cristalice.

Bulk Solids

El cemento, el polvo mineral, el grano, la ceniza de mosca, los agregados y las pellets son aplicaciones típicas del radar libre del espacio.

Complejo Vessel Internas

Una viga estrecha de 80GHz es útil donde se deben evitar soportes, bobinas, tuberías o paredes de buques cercanas.

Productos corruptos

La construcción sin contacto reduce los componentes inmersos, aunque se debe verificar la compatibilidad de los materiales de antena y conexión de proceso.

7. ¿Cuándo debe ser valorado el radar de onda guiado primero?

Líquidos bajos-dielectricos

Para ciertos hidrocarburos, aceites y disolventes orgánicos con reflejos débiles, se puede considerar GWR de alta sensibilidad con la sonda correcta.

Interfaz líquido-líquido

Aceite/agua y otros líquidos estratificados con suficiente contraste dieléctrico son aplicaciones típicas de radar de onda guiada.

Cámaras estrechas y Bypasses

Las sondas de varilla y coaxial pueden guiar la energía de microondas a través de un espacio de medición limitado.

Turbulencia y algunas aplicaciones de espuma

La propagación guiada puede proporcionar ecos estables en muchas aplicaciones turbulentas o espumantes, aunque las propiedades de espuma todavía deben ser consideradas.

8. FMCW o Radar de onda guía para Foam?

La espuma no debe clasificarse simplemente como presente o ausente. Su efecto depende del espesor, la densidad, el contenido líquido y las propiedades dieléctricas.

El radar de onda guiado puede continuar a lo largo de la sonda e identificar la superficie líquida debajo de la espuma ligera o moderada. Sin embargo, la espuma muy densa o alta-dieléctrica puede generar su propia reflexión, causando que el instrumento detecte la superficie de la espuma u otra interfaz.

El radar FMCW de espacio libre también debe evaluarse según la estructura específica de medio y espuma. No es técnicamente correcto asumir que 80GHz proporciona automáticamente mayor penetración a través de toda la espuma.

9. ¿Por qué es guía Radar Wave útil para la medición de la interfaz?

Cuando un pulso de radar alcanza la superficie del líquido superior, parte de la señal se refleja mientras la energía restante continúa por debajo de la sonda. Si un segundo líquido con una constante dieléctrica suficientemente diferente está presente a continuación, puede ocurrir otra reflexión en la interfaz líquido-líquido.

Al identificar ambos ecos, el transmisor puede determinar el nivel total y la posición de la interfaz. Aceite/agua y sistemas orgánicos bajos-dieléctricos líquidos/agua son ejemplos comunes.

Nota:No cada sistema de dos líquidos es adecuado para la medición de la interfaz. Constante dieléctrica de capa superior, contraste dieléctrico, espesor de emulsión y diseño de sonda afectan el rendimiento.

10. Guía de selección rápida

11. Información requerida antes de la selección

Mediana

Nombre del producto
Líquido o sólido
Propiedades eléctricas
Viscosidad
Tendencia de cristalización o revestimiento

Vessel

Altura del tanque
Diámetro
Tamaño de la boquilla
Estructuras internas
Agitador o cámara de bypass

Condiciones del proceso

Temperatura
Presión
vapor
Espuma
polvo
Turbulencia superficial

Requisitos de medición

Rango
Precisión
Medición de la interfaz
4–20mA/HART o RS485
Necesidades de zona peligrosa

nbsp; FAQ

1. ¿El radar FMCW siempre es 80GHz?

No. FMCW describe un principio de onda continua modulada de frecuencia, no una banda de frecuencia. Aproximadamente 80GHz FMCW radar es ampliamente utilizado en la medición moderna de nivel industrial, pero FMCW puede operar en diferentes frecuencias.

2. ¿Cuál es la diferencia entre FMCW y el radar de pulso?

El radar de pulso normalmente determina la distancia del tiempo de viaje de ida y vuelta de los pulsos de radar. FMCW barre continuamente la frecuencia y determina la distancia de la diferencia de frecuencia entre las señales transmitidas y recibidas. Ambos pueden proporcionar una medición fiable del nivel industrial.

3. ¿Cada radar de onda guiado requiere una placa de lanzamiento de metal?

No. Los requisitos de instalación dependen de la sonda, la conexión del proceso y el diseño del transmisor. Una placa de metal de tamaño fijo no debe tratarse como un requisito universal de GWR.

4. ¿Puede el radar de onda guiado medir el nivel líquido bajo espuma?

En muchas aplicaciones de espuma ligera a moderada que puede, pero el rendimiento depende de las propiedades dieléctricas y la densidad de la espuma. La espuma densa puede generar su propio reflejo.

5. ¿Puede el radar 80GHz medir líquidos bajos-dieléctricos?

Se puede evaluar, pero la baja constante dieléctrica produce normalmente una reflexión superficial más débil. Por lo tanto, debe considerarse el rango de medición, el diseño de la antena, las condiciones del producto y la sensibilidad del transmisor.

6. ¿Es el radar de onda guiado adecuado para la medición de la interfaz de agua de aceite?

Sí. El agua de aceite y otros líquidos estratificados con suficiente contraste dieléctrico son aplicaciones comunes de interfaz GWR. Las capas de emulsión gruesas pueden dificultar la detección de interfaces.

7. ¿Qué radar es mejor para sólidos a granel?

cemento grande, polvo mineral, grano y silos similares normalmente favorecen el radar libre espacio 80GHz. GWR se puede utilizar en aplicaciones de sólidos seleccionados, pero se debe considerar la carga de sonda, abrasión y acumulación.

8. ¿Qué tecnología es mejor para líquidos de alta viscosidad?

Si es probable que el producto cree una acumulación pesada en una sonda inmersa, el radar FMCW no contacto normalmente se evalúa primero. El radar de onda guiado todavía puede ser apropiado cuando la viscosidad es moderada y la medición de la interfaz es necesaria.

9. ¿Qué información necesita METRAVON para seleccionar FMCW o radar de onda guiado?

Proporcione el medio, rango de medición, propiedades dieléctricas, temperatura, presión, espuma, acumulación, estructura del vaso, tamaño de la boquilla, y si se requiere medición de interfaz.

Conclusión

Las principales fortalezas del radar de espacio libre FMCW son la medición sin contacto, el enfoque de haz estrecho, el rango de medición largo y la idoneidad amplia para sólidos y vasos complejos. El radar de onda guiado ofrece una ruta de microondas definida a lo largo de la sonda y ofrece ventajas particulares para la medición de la interfaz de bajo nivel electoral, geometrías confinadas y líquido líquido líquido.

Las dos tecnologías son complementarias en lugar de reemplazos directos. El radar 80GHz FMCW es a menudo evaluado primero para los medios viscosos o de recubrimiento, largos rangos y sólidos a granel, mientras que el radar de onda guiado es particularmente útil para la medición de la interfaz, líquidos bajos-dieléctricos seleccionados, cámaras de bypass y aplicaciones confinadas geométricamente.

METRAVON recomienda confirmar el medio de proceso, rango, propiedades dieléctricas, temperatura, presión, espuma, acumulación, interna de buques y conexión de proceso disponible antes de seleccionar la tecnología de radar.