Anglais
Chinois
Espagnol
Russe
Portugais
Allemand
Indonésien
Thaï
Vietnamien
Arabe
Italien
Turc
Polonais
Japonais
Résumé technique
les instruments à ultrasons et à niveau radar sont tous deux utilisés pour la mesure de niveau sans contact, mais ils reposent sur des principes physiques différents. Les appareils à ultrasons utilisent des ondes sonores mécaniques et dépendent donc du trajet gazeux entre le capteur et la surface du produit. Le radar utilise des ondes électromagnétiques et n’a pas besoin d’air comme moyen de propagation. Par conséquent, le radar offre généralement une enveloppe de fonctionnement plus large dans le vide, la haute température, la vapeur, la poussière et la géométrie complexe de la cuve. Cependant, le radar peut encore être affecté par la mousse, la condensation, une faible constante diélectrique et l’accumulation d’antennes.
Table des matières
Comment la température affecte-t-elle les deux Technologies?
Quelle technologie est la meilleure pour les Silos poussiéreux?
la différence fondamentale entre les ultrasons et les radars
| article | Instrument de niveau ultrasonique | Instrument de niveau Radar |
|---|---|---|
| Signal de mesure | onde sonore mécanique | onde électromagnétique/micro-ondes |
| milieu de Propagation requis | nécessite de l’air ou un autre gaz | ne dépend pas de l’air; Peut propager dans le vide |
| principe de mesure typique | temps de vol acoustique | impulsion ToF ou FMCW |
| Influence de température | plus significative; La compensation de la vitesse du son est requise | habituellement moins sensible, mais les limites de température de l’instrument s’appliquent toujours |
| pression/vide | ne peut pas fonctionner normalement dans le vide idéal | peut être utilisé dans le vide; La pression est spécifique au modèle |
| poussière | la poussière Dense peut réduire le son | habituellement plus approprié, mais la poussière extrême nécessite toujours une évaluation |
| Angle de faisceau | souvent relativement large | le radar à haute fréquence peut fournir un faisceau étroit |
| les internes de vaisseau complexe | nécessite un chemin acoustique clair | le radar à faisceau étroit 80 GHz a souvent un avantage |
comment fonctionne la mesure de niveau ultrasonique?
un capteur de niveau ultrasonique transmet des ondes sonores à haute fréquence à travers l’espace gazeux au-dessus du produit. Le son se réfléchit à partir de la surface liquide ou solide et retourne au récepteur.
d = v × t / 2
oùdEst la distance,vEst la vitesse du son dans le gaz, ettEst le temps de propagation aller-retour.
Il est important de noter que la vitesse du son n'est pas parfaitement constante dans toutes les conditions de champ ; elle varie en fonction de la température et de la composition du gaz, c'est pourquoi les instruments ultrasonores industriels utilisent généralement une compensation thermique.
Comment fonctionne la mesure du niveau par radar ?
Le radar transmet des signaux électromagnétiques en ondes micro-ondes vers la surface du liquide ou des solides, puis analyse l'écho réfléchi.
Transmission par micro-ondes → Réflexion sur la surface du produit → Réception de l'écho → Traitement du signal → Calcul de la distance → Conversion de niveau
Pour radar à impulsions :
d = c × t / 2
Pour le radar FMCW, la distance est déduite de la différence de fréquence entre le signal de balayage transmis et le signal de retour retardé.
« 26 GHz » et « 80 GHz » désignent la fréquence de fonctionnement ; « Pulse » et « FMCW » désignent la méthode de mesure et de traitement du signal.
Comparaison des performances
| Conditions de traitement | Ultrasonique | Radar |
|---|---|---|
| Réservoir d'eau simple | Adapté | Adapté |
| Bassin ouvert | Adapté | Adapté |
| Cuve sous vide | Pas adapté | Pouvoir d'évaluation |
| Vaporisation à haute température | Plus fortement affecté ; | Généralement mérite d'être priorisé ; |
| Silo à poussière élevée ; | L'atténuation sonore peut être significative ; | Généralement plus adapté |
| La mousse épaisse | peut détecter la surface de la mousse ou perdre son écho | une évaluation spécifique à la mousse est également requise |
| Cuve à faisceau étroit | un faisceau large peut interagir avec les parois | un faisceau étroit à 80 GHz présente un avantage |
| Intérieurs complexes | les réflexions d'interférence sont plus difficiles à anticiper | le radar à faisceau étroit permet d'éviter les obstacles plus facilement |
| Silo à longue portée | la portée doit être soigneusement évaluée | Radar haute performanceSouvent plus adapté : |
| Application simple sensible aux coûts ; | Souvent rentable ; | En général à coût plus élevé ; |
Comment la température influence-t-elle ces deux technologies ?
La mesure ultrasonique dépend de la vitesse du son dans le trajet gazeux ; comme la vitesse du son varie en fonction de la température, une compensation incorrecte peut entraîner des erreurs de distance.
La propagation électromagnétique du radar est beaucoup moins sensible aux variations normales de la température du gaz ; toutefois, l'instrument radar lui-même est soumis à des limites liées à la température ambiante, à la température de processus, à l'étanchéité et à l'électronique.
Conditions de pression et de vide
Vide
Les ondes ultrasonores nécessitent un milieu matériel, tel que l'air ou un gaz. Dans un vide idéal, le son ne se propage pas de manière normale ; en revanche, les ondes électromagnétiques du radar peuvent se propager dans le vide.
Pression
Pour les récipients soumis à pression, la conception mécanique des instruments est cruciale. Vérifiez la pression maximale du procédé, la classe de pression des brides, les joints ainsi que toute approbation requise.
Comment la mousse affecte-t-elle la mesure ?
Il est erroné de supposer que le radar traverse systématiquement la mousse, tandis que l'imagerie ultrasonique échoue systématiquement.
Imagerie ultrasonique et mousse
La mousse peut absorber, diffuser ou réfléchir l'énergie acoustique. Une mousse épaisse peut réduire de manière significative l'écho réel de la surface du liquide. Les performances du radar
et de la mousse
dépendent de l'épaisseur de la mousse, de sa teneur en humidité, de la taille et de la densité des bulles, de la fréquence de fonctionnement ainsi que des propriétés diélectriques du liquide. Dans certains cas, le radar peut détecter la surface supérieure de la mousse plutôt que la surface du liquide située en dessous.
Pour les applications impliquant de la mousse épaisse, définissez si l'objectif de mesure requis correspond à l'interface réelle du liquide ou à la surface supérieure de la mousse.
Quelle technologie est plus adaptée pour les silos à poussière ?
Des concentrations élevées de poussière de ciment, de poudre minérale, de charbon ou de grains peuvent atténuer et disperser l'énergie ultrasonique.
Le radar est généralement plus adapté pour les poussières denses ; toutefois, une poussière extrême, l'accumulation de poussière sur l'antenne ou des produits à faible constante diélectrique peuvent encore nuire à la qualité de l'écho radar.
Pour les silos traitant des solides en vrac difficiles, il est souvent recommandé d'évaluer en premier lieu un radar à faisceau étroit à 80 GHz.
La vapeur et la condensation
Les récipients chauds peuvent générer de la vapeur, présenter des gradients de température, une humidité élevée et entraîner une condensation. Ces conditions peuvent fortement influencer la vitesse du son ultrasonique ainsi que la transmission de l'énergie acoustique. Le radar
est donc souvent privilégié pour des applications en conditions de forte vapeur ; toutefois, une condensation sévère sur l'antenne radar peut néanmoins nuire à la qualité de l'écho ou générer des échos faux.
Pourquoi l'angle de faisceau est-il important ?
Ni les systèmes ultrasoniques ni les systèmes radar ne représentent une ligne infiniment fine ; chacun génère un faisceau ou un cône de mesure. Les parois du réservoir, les faisceaux, les échelles, les agitateurs, les bobines ainsi que les conduites de remplissage situées à l'intérieur de ce faisceau peuvent produire des réflexions indésirables.
L'un des principaux avantages du radar à 80 GHz réside dans sa capacité à générer un faisceau étroit grâce à une conception adaptée de l'antenne. Cette fonctionnalité est particulièrement utile pour les réservoirs de petit diamètre, les réacteurs, les silos étroits ou pour les positions de montage proches de la paroi du cuve.
Comment comparer la portée et la précision ?
Ne considérez pas des valeurs fixes, telles que « ultrasonique 50 m » ou « radar 70 m », comme des limites industrielles universelles. La portée effective dépend du modèle spécifique et des conditions de procédé.
La portée ultrasonique dépend de la puissance acoustique, de la fréquence, de la température, de la poussière, des vapeurs, de la surface cible et de l'angle de surface.
La portée radar dépend de la fréquence de fonctionnement, du gain de l'antenne, de la constante diélectrique, de la géométrie de la surface solide, de la poussière, du traitement du signal et de la structure d'installation.
La question technique appropriée est :Quel est le portée de mesure effectif de ce modèle spécifique dans mes conditions réelles de milieu et de processus ?
Le radar est-il toujours plus précis que l'ultrason ?
Le radar à ondes millimétriques haute performance permet d'obtenir une résolution excellente et une précision au niveau des millimètres ; cependant, tous les radars ne sont pas nécessairement plus précis que tous les instruments ultrasoniques.
Pour les réservoirs d'eau simples, la mesure ultrasonique peut satisfaire pleinement la précision requise. Le radar offre généralement davantage d'avantages dans le cas de réservoirs exigeant une haute précision, de silos complexes ou pour des systèmes de contrôle de processus exigeants.
Radar à 26 GHz par rapport à radar à 80 GHz
| Article ; | Radar à 26 GHz ; | Radar à 80 GHz ; |
|---|---|---|
| Maturité technologique ; | Maturé ; | Maturé et largement utilisé ; |
| Angle de faisceau ; | Généralement plus large ; | Généralement plus étroit ; |
| Taille de l'antenne ; | Relativement plus grande ; | Peut être plus petite ; |
| Adapté aux réservoirs de grande taille ; | Adapté ; | Adapté pour |
| Cuvex de petite taille ; | Écart de faisceau à évaluer ; | Souvent avantageux ; |
| Intérieurs complexes ; | La position de montage est plus critique ; | Un faisceau étroit présente souvent un avantage ; |
| Silos pour solides en vrac ; | Applicable ; | Les silos complexes favorisent souvent l'évaluation à 80 GHz ; |
Différences d'installation
Installation ultrasonique
Positionnez le capteur de manière approximativement perpendiculaire à la surface du produit.
Éviter les flux de remplissage.
Éviter les murs et les structures internes.
Privilégier la compensation thermique.
Maintenir la surface du transducteur propre.
Éviter les zones à forte concentration de vapeur ou à fort flux gazeux.
Installation du radar
Éviter un alignement direct avec le flux de remplissage.
Utilisez l'angle de faisceau pour éviter de heurter les murs ou les structures internes.
Prévient une contamination sévère de l'antenne ainsi que la condensation.
Vérifiez la géométrie de la buse.
Configurez correctement la calibration vide et la calibration pleine.
Effectuez le cartographie d'échos faux lorsque cela est requis.
Applications industrielles typiques
1. Bacs d'eau simples et bassins ouverts
la technologie ultrasonique ou celle par radar peut être choisie en fonction du budget, de la précision requise et de l'interface de communication.
2. Silos pour ciment, poudre minérale et charbon
le radar est généralement préféré pour les environnements à poussière dense, pour des distances longues, pour des surfaces solides irrégulières ou pour des géométries de silo complexes.
3. Bacs et réacteurs chimiques
Transmetteur de niveau par radar → 4–20 mA/HART → PLC / DCS
4. Réservoirs à petit diamètre
un radar à faisceau étroit ou un radar à ondes guidées à 80 GHz doit être évalué lorsque l'espace disponible sur la paroi est limité.
5. Surveillance à distance de plusieurs silos
Transmetteurs de niveau par radar → RS485, Modbus RTU → RTU / passerelle industrielle → 4G / Ethernet → SCADA / IoT
PLC, RTU et Intégration avec passerelle industrielle
4–20 mA
Transmetteur de niveau → 4–20 mA → PLC AI / DCS
4–20 mA/HART
Transmetteur de niveau par radar → 4–20 mA/HART → PLC / DCS / Système HART
RS485 Modbus RTU
Instrument de niveau → RS485, Modbus RTU → PLC / RTU / passerelle industrielle
Radar → RS485 → Gateway → 4G / Ethernet → MQTT / HTTP → SCADA / Serveur client
Tableau de sélection technique
| Conditions du projet | Technologie à évaluer – Première option | Motif |
|---|---|---|
| Bassin ouvert simple | Technologie ultrasonique ou radar | Les deux peuvent fonctionner dans des conditions simples |
| Réservoir d'eau simple | Technologie ultrasonique ou radar | Sélection en fonction du coût et de la précisionL'interface |
| (Cuve à vide | ) et le radar | (Ultrason) nécessitent un milieu de propagation. |
| Vapeur à haute température | Radar | Ultrasonique : plus sensible aux conditions du trajet gazeux |
| Silo à forte teneur en poussière | Radar | L'atténuation acoustique est généralement plus prononcée |
| Réservoir de petit diamètre | Radar à 80 GHz ou radar à ondes guidées | Un faisceau étroit ou une propagation guidée réduit les interférences par les parois |
| Réacteur complexe | Radar à 80 GHz / radar à ondes guidées | Dépend des composants internes et du milieu |
| Mousse épaisse | Évaluation spécifique à une application ; | Les deux technologies peuvent être affectées ; |
| Projet simple sensible au coût | Les ultrasons | permet d'obtenir des avantages de coût dans des conditions appropriées ; |
| Procédé complexe à long terme ; | Radar ; | Offre généralement une plage de procédés plus étendue ; |
Quelles informations doivent être fournies avant la sélection ?
| Élément de sélection | Informations requises |
|---|---|
| Milieu | Liquide, poudre, granulés, suspension et nom exact du produit |
| Plage | Distance maximale jusqu'à la surface minimale du produit |
| Taille du récipient | Hauteur, diamètre, forme |
| Température | Température ambiante et température de procédé |
| Pression | Atmosphérique, sous pression ou en vide – |
| Poussière – | Présence de poussière suspendue dense – |
| Mousse – | Épaisseur, persistance, teneur en humidité – |
| Vaporisation / Condensation – | Présence continue – |
| Parties internes – | Agitateurs, bobines, échelles, tuyaux de remplissage – |
| Connexion de processus – | Vis, bride, dimension – |
| Sortie – | 4–20 mA, HART RS485, Modbus RTU, |
| Système de commande ; | , PLC, DCS, RTU ; SCADA, passerelle industrielle ; |
FAQ
Q1 : Quel est le plus précis : la mesure ultrasonique ou la mesure radar ?
Le radar haute performance offre une résolution plus élevée, mais la précision réelle doit être comparée modèle par modèle ;
Q2 : La mesure ultrasonique peut-elle être utilisée en vide ?
En général, non. Les ondes ultrasonores nécessitent un milieu matériel, tel qu'un gaz ou tout autre matériau. En revanche, les ondes électromagnétiques utilisées par le radar peuvent se propager dans le vide.
Q3 : Le radar est-il entièrement indifférent à la mousse ?
Non : La mousse épaisse ou humide peut atténuer ou réfléchir les signaux radar. Dans certains cas, le radar mesure la surface de la mousse.
Q4 : Pourquoi les ondes ultrasonores sont-elles moins adaptées pour les silos à poussière dense ?
La poussière suspendue dense peut absorber et disperser l'énergie acoustique, ce qui réduit l'écho utilisable.
Q5 : Le radar peut-il être utilisé dans un vide ou sous haute pression ?
Les signaux radar peuvent se propager dans le vide ; toutefois, la résistance mécanique de l'instrument, ses joints et ses connexions de processus doivent être compatibles avec le récipient.
Q6 : La mesure ultrasonique nécessite-elle une compensation de température ?
En général, oui, car la vitesse du son varie en fonction de la température.
Q7 : Pourquoi le radar à 80 GHz est-il adapté pour les petits réservoirs ?
Sa longueur d'onde plus courte permet de concevoir des antennes à faisceau étroit, ce qui réduit les réflexions provenant des parois des cuves voisins.
Q8 : Le radar est-il toujours nécessaire pour un simple bassin d'eau ?
Non. Lorsque le processus est simple et qu'il n'existe pas de vapeur, de mousse ou de gradient de température particulièrement intense, la mesure ultrasonique peut constituer une solution économique.
Q9 : Les systèmes ultrasoniques et de radar peuvent-ils être connectés au PLC ?
Oui, selon l'interface du produit. Les options courantes incluent les modèles mA et RS485 (Modbus RTU) ; de nombreux instruments radar prennent également en charge la norme HART.
Q10 : Le prix devrait-il être le critère principal pour comparer les systèmes ultrasoniques et de radar ?
Non. Vérifiez d'abord l'adéquation au processus, puis comparez la portée, la précision, l'installation, l'interface de communication, la maintenance et le coût sur cycle de vie.
Conclusion : Le
les technologies ultrasonique et radar sont toutes deux des méthodes de mesure de niveau sans contact ; cependant, leur physique de propagation impose des limites d'application différentes. La technologie ultrasonique s'avère économique pour de nombreux réservoirs et bassins simples. En revanche, la technologie radar offre généralement une gamme d'applications plus étendue pour les environnements à vide, en présence de poussière, à haute température, avec des vapeurs, pour les équipements à structure complexe ou pour des applications avec solides en vrac à longue portée.
La sélection appropriée doit prendre en compte le milieu, la plage de mesure, la température, la pression, la mousse, la poussière, les vapeurs, la géométrie du récipient, l'espace d'installation, la précision ainsi que l'interface de communication avant de choisir entre la technologie ultrasonique, le radar à 26 GHz, le radar à 80 GHz, le radar à ondes guidées ou toute autre technologie de mesure de niveau.
METRAVON – Sélection de dispositif de mesure de niveau industriel
Pour l'évaluation du projet, fournissez le milieu (liquide ou solide), la distance maximale de mesure, les dimensions du récipient ou du silo, la température et la pression du processus, les conditions de vide, les conditions de mousse, de vapeur, de poussière ou de condensation, les structures internes, la connexion de processus, l'interface de communication, le système hôte ainsi que des photos ou des dessins du site.
