Antenas para medición de nivel por radar y constante dieléctrica: efectos en la medición y selección

Antenas de nivel de radar METRAVON y constante dieléctrica: impacto en la medición y selección. El transmisor de nivel de radar

emite ondas electromagnéticas hacia la superficie del producto y recibe el eco reflejado. La distancia se calcula a partir del tiempo de propagación de la señal o de la relación entre la frecuencia y la distancia.

Dos instrumentos de radar que tienen el mismo alcance nominal pueden comportarse de manera muy distinta si sus diseños de antena diseño de la antena, frecuencia de operación, propiedades dieléctricas del producto o condiciones de montaje son diferentes.

1. ¿Por qué es tan importante la antena?

La antena determina cómo se transmite la energía electromagnética hacia el recipiente y cómo se reciben los ecos reflejados.

Influye en los siguientes aspectos:

• Ángulo del haz;

• Directividad;

• Ganancia de la antena;

• Área de cobertura del haz dentro del recipiente;

• Sensibilidad frente a estructuras fijas;

• Resistencia a la condensación y al acumulación de sustancias.

Por tanto, una antena de mayor tamaño no constituye automáticamente una antena superior. El diseño adecuado depende de la frecuencia, el rango, la conexión de proceso y la geometría del recipiente.

2. ¿En qué se diferencian las antenas de radar más comunes?

3. Cómo hacer 26GHz y 80GHz¿Afectar el diseño de la antena?

Una frecuencia más elevada implica una longitud de onda más corta. Para una apertura efectiva similar, un radar de frecuencia más alta puede generar, en general, un haz más estrecho.

Ventajas típicas de 80GHz Incluir:

• Antena de dimensiones más compactas;

• Haz más estrecho;

• Mejor capacidad para evitar las paredes de los tanques y las estructuras internas;

• Conexiones de proceso de menor tamaño;

• Mejor separación de los reflejos situados en posiciones muy próximas.

Estas ventajas no significan que 80GHz Proporciona automáticamente una mejor precisión de medición en cada aplicación.

4. ¿Qué significa la constante dieléctrica en la medición de nivel mediante radar?

En la medición del nivel mediante radar, el factor determinante es el contraste dieléctrico entre el espacio gaseoso y la superficie del producto.

Cuando la onda electromagnética alcanza la superficie del producto, el cambio en sus propiedades dieléctricas provoca una reflexión.

Cuanto mayor sea la intensidad de esta reflexión, más fácil será para el transmisor distinguir el eco real del nivel del ruido de fondo.

5. ¿Por qué los medios de alta constante dieléctrica suelen ser más fáciles de medir?

El agua y muchas soluciones a base de agua suelen generar un fuerte eco superficial.

Esto proporciona un mayor margen de señal, especialmente en mediciones de largo alcance o cuando estructuras fijas también generan reflexiones.

Un eco más intenso no implica automáticamente una mayor precisión en la determinación de la distancia fundamental; la precisión sigue dependiendo del diseño del instrumento y de su aplicación.

6. ¿Por qué los medios de baja permitividad son más difíciles?

Algunos aceites, hidrocarburos y disolventes orgánicos generan reflexiones de radar más débiles.

La aplicación se vuelve más exigente cuando una baja constante dieléctrica se combina con los siguientes factores:

• rango de medición amplio;

• antena de tamaño reducido;

• espuma de alto peso;

• fuerte reflexión en el fondo del tanque;

• boquilla de montaje compleja;

• Estructuras fijas internas.

7. ¿Cómo se deben manipular los medios de baja permitancia dieléctrica?

1. Confirmar las propiedades dieléctricas reales del medio.

2. Verificar el rango dieléctrico permitido del transmisor y la distancia de medición correspondiente.

3. Elegir una antena adecuada y una frecuencia de operación apropiada.

4. Evitar que reflectores fijos de alta intensidad entren dentro del haz principal.

5. Revisar la curva de eco para confirmar que se dispone de un margen de señal suficiente.

6. Considere el uso de un radar de ondas guiadas cuando sea apropiado.

8. ¿Por qué un boquillo de montaje puede afectar el rendimiento del radar?

Un boquillo de montaje largo y estrecho puede generar reflexiones adicionales y podría limitar la radiación efectiva de la antena.

Verificación:

• Diámetro interno del boquillo;

• Longitud del boquillo;

• Si la antena debe extenderse más allá del boquillo;

• Soldaduras internas o protuberancias;

• Compatibilidad entre la geometría de la antena y el diseño del boquillo.

9. ¿A qué distancia debe mantenerse el radar de la pared del tanque?

No existe una regla universal «D/6» que se aplique a todas las instalaciones de radar.

El concepto más útil es la huella del haz en todo el rango de medición completo.

La viga principal debe evitar, en la medida de lo posible, las paredes del tanque, vigas estructurales, agitadores, tuberías de llenado y otros elementos que reflejen la luz de forma significativa.

10. ¿Qué se debe hacer ante la presencia de obstáculos internos?

Una prioridad práctica es la siguiente:

1. Mejorar la posición de montaje;

2. Elegir un haz más estrecho, si procede;

3. Optimizar el tamaño o la orientación de la antena;

4. Revisar la curva de eco real;

5. Utilizar la supresión de eco fijo únicamente cuando exista una interferencia residual inevitable.

No se debe emplear la supresión de eco falso mediante software para compensar una instalación mecánica fundamentalmente deficiente.

11. ¿Por qué la condensación y el acumulado también representan problemas de selección de antenas?

La formación de una película de agua, el polvo o el recubrimiento del proceso sobre la antena altera las condiciones electromagnéticas en las proximidades del transmisor.

En aplicaciones donde se produzca una condensación o acumulación significativa, puede ser ventajoso emplear una geometría de antena antiacumulación, utilizar materiales adecuados orientados hacia el flujo de proceso, aplicar purga de aire o adoptar un diseño que permita un fácil mantenimiento y limpieza.

12. Selección rápida de antena | Referencia:

Preguntas frecuentes

P1: ¿Un valor más alto de la constante dieléctrica implica una mayor precisión?

R: No necesariamente. Por lo general, esto implica un mayor poder de reflexión, mientras que la precisión básica de distancia se determina principalmente por el diseño del transmisor.

Q2: Es 80GHz Siempre mejor que 26GHz?

A: No. Las principales ventajas de 80GHz Son antenas compactas y haces estrechos.

P: ¿Es siempre mejor utilizar una antena de mayor tamaño?

A: No. Una apertura mayor puede mejorar la directividad, pero también requiere más espacio para la instalación.

P4: ¿Es obligatorio medir siempre el aceite de baja constante dieléctrica mediante un radar de ondas guiadas?

A: No. El radar en espacio libre puede medir numerosos líquidos de baja constante dieléctrica si se selecciona adecuadamente.

P5: ¿Debe instalarse el radar siempre a una distancia de D/6 desde la pared del tanque?

A: No. La posición adecuada depende del ángulo del haz, la altura del tanque y la geometría interna del mismo.

Q6: ¿Qué información se requiere para la selección de un radar?

A: Propiedades medios y dieléctricas, altura y diámetro del tanque, rango de medición, boquilla de montaje, estructuras internas, temperatura, presión, espuma, condensación y interfaces requeridas.

Conclusión

La medición estable del nivel mediante radar depende de que el eco real del producto disponga de un margen de señal suficiente.

Las propiedades dieléctricas del medio determinan cuán intensamente la superficie refleja la energía de radar, mientras que la antena y la frecuencia de operación determinan cómo dicha energía se transmite, se enfoca y se recibe.

Por lo tanto, los medios de baja dieléctrica, los rangos largos y la geometría compleja del recipiente requieren que la antena, la frecuencia y la disposición de montaje se evalúen como un sistema de medición completo.