Come selezionare un trasmettitore di livello radar 26 GHz? Principio di lavoro, Antenna, Campo di misura e Parametri di approvvigionamento

1. Che cosa è un 26 GHz Radar Level Transmitter?

Un trasmettitore a livello radar 26 GHz si riferisce generalmente a uno strumento a livello radar industriale che opera nella banda K ad una frequenza di circa 26 GHz.

Può essere utilizzato per:

• Serbatoi di stoccaggio liquido;

• Navi di processo chimiche;

• Serbatoi olio;

• Serbatoi d'acqua;

• Cemento silos;

• Silos di polvere minerale;

• Grain silos;

• bunker di carbone;

• Silos di cenere volanti;

• Silos materiale granulare.

26 GHz è stata una delle bande di frequenza mainstream per la misurazione del livello radar industriale per molti anni. Oggi, il mercato comprende prodotti radar che operano in diverse bande di frequenza come 6 GHz, 26 GHz e circa 80 GHz.

Le frequenze diverse non devono essere comprese semplicemente come “la nuova tecnologia deve sostituire la vecchia tecnologia. ”

La selezione di ingegneria dovrebbe ancora basarsi su:

Condizioni operative + struttura di installazione + campo di misura + media + antenna.

2. Come funziona un trasmettitore di livello radar 26 GHz?

Il radar trasmette onde elettromagnetiche verso la superficie del mezzo misurato.

Quando le onde elettromagnetiche raggiungono la superficie, parte dell'energia viene riflessa e ricevuta dall'antenna.

Lo strumento analizza il rapporto tra i segnali trasmessi e restituiti per calcolare la distanza tra l'antenna e la superficie del materiale.

Per una tipica misurazione del tempo di volo, il rapporto può essere espresso come:

D = c × t / 2

dove:

• D= distanza;

• c= velocità di propagazione dell'onda elettromagnetica;

• t= tempo di percorrenza del segnale.

Lo strumento converte quindi la distanza misurata in un livello liquido o in massa-solido in base alla distanza di riferimento a vuoto configurata.

Tuttavia, va osservato un punto:

26 GHz descrive la banda di frequenza operativa. Non rappresenta un unico metodo di elaborazione del segnale.

Diversi prodotti radar da 26 GHz possono utilizzare diverse tecnologie di misurazione e elaborazione dei segnali radar. Pertanto, tutte le caratteristiche di prestazione non devono essere giudicate esclusivamente dal termine “26 GHz. ”

Processo di misura radar 26 GHz di base

Passo 1 – Trasmissione:L'antenna radar trasmette onde elettromagnetiche verso la superficie liquida o solida.

Passo 2 – Propagazione:Le onde elettromagnetiche viaggiano attraverso lo spazio di misura verso la superficie di destinazione.

Passo 3 – Riflessione:Parte dell'energia a microonde si riflette dalla superficie del mezzo misurato.

Passo 4 – Reception:L'antenna radar riceve il segnale eco riflesso.

Passo 5 – Calcolo del livello:L'elettronica calcola la distanza e la converte nel livello liquido o materiale corrispondente in base alla geometria del serbatoio configurata.

3. Perché 26 GHz Radar è stato ampiamente utilizzato per la misurazione del livello industriale?

26 GHz radar è stato ampiamente utilizzato in applicazioni industriali per molti anni, principalmente perché offre:

• Misurazione senza contatto;

• Capacità sia per liquidi che per solidi di massa;

• Gamme di misura relativamente lunghe;

• Configurazioni antenne multiple;

• Capacità di gestire imbarcazioni industriali relativamente complesse;

• versioni anti-esplosione, ad alta temperatura e ad alta pressione;

• Matura 4-20 mA/HART e altre interfacce industriali.

Ad esempio, le informazioni pubblicamente disponibili per Endress+Hauser FMR51 mostrano che questo radar liquido a banda K da 26 GHz può essere utilizzato in applicazioni ad alta temperatura e ad alta pressione ed è disponibile con antenne a corno. Il FMR57 è progettato per materiali solidi in polvere e granulari.

Pertanto, il radar 26 GHz non è limitato alla misura liquida.

4. Quanto lontano può una misura radar 26 GHz?

Non c'è una sola risposta alla domanda, “Quanti metri possono una misura radar 26 GHz? ”

L'intervallo di misura massimo dipende da:

• Design trasmettitore e ricevitore;

• guadagno di antenna;

• Reflettività del mezzo misurato;

• Angolo di superficie del materiale;

• Condizioni di polvere;

• accumulo di materiale sull'antenna;

• Posizione di installazione;

• Algoritmi di elaborazione dei segnali.

I prodotti radar industriali a 26 GHz sul mercato includono modelli con intervalli di misura intorno a 20 m e versioni valutate per circa 40 m o 70 m.

Ad esempio, alcune specifiche pubblicamente disponibili per i prodotti radar di massa 26 GHz indicano distanze di misura massima fino a circa 70 m. Tuttavia, le prestazioni effettive dell'applicazione possono ancora essere influenzate da basse costanti dielettriche, superfici di materiale sciolte, angolo di riposo e accumulo di materiale.

Pertanto, gli appalti non dovrebbero concentrarsi solo sulla questione:

“È un radar di 70 metri? ”

La domanda di ingegneria più significativa è:

“Questo radar può misurare in modo affidabile 70 metri sotto il mio mezzo effettivo e condizioni di installazione? ”

5. Che cosa è l'angolo di vapore di un radar 26 GHz?

L'angolo del fascio è fortemente legato all'apertura dell'antenna.

Ad esempio, con alcune antenne a corno 26 GHz:

• Le antenne di piccole dimensioni possono avere angoli di raggio superiori a 20°;

• Le antenne più grandi possono ridurre l'angolo del fascio a circa 8°–10°;

• Grandi antenne paraboliche possono ridurre ulteriormente l'angolo del fascio.

Secondo le informazioni di Endress+Hauser pubblicamente disponibili, alcuni prodotti radar da 26 GHz con un'antenna corno da 100 mm hanno un tipico angolo di raggio di circa 8°. Grandi antenne paraboliche utilizzate per la misura di massa-solido possono raggiungere angoli di raggio di circa 3. 5°-4°.

Pertanto, la dimensione dell'antenna è particolarmente importante quando si applica il radar 26 GHz ai silos alti.

6. Come dovrebbe essere selezionata l'antenna per un trasmettitore di livello radar 26 GHz?

Serbatoi di stoccaggio liquidi convenzionali

Antenne corno o altre strutture antenne free-space convenzionali possono essere considerati prima.

Tall Silos

Le opzioni chiave per valutare includono:

• antenne a corno di grandi dimensioni;

• Antenne paraboliche;

• Strutture dell'antenna a raggio stretto.

Supporti corrosivi

Prestare particolare attenzione alla compatibilità di:

• PTFE;

• PEEK;

• 316 L;

• Materiali di lega;

• Materiali di tenuta;

• Altri materiali bagnati o esposti.

Silos

Oltre all'angolo del fascio, considerare:

• Accumulazione della polvere sull'antenna;

• Se è disponibile un collegamento per la pulizia dell'aria;

• Angolo di installazione;

• Concentrazione della polvere.

7. Come funziona il Radar costante dielettrico 26 GHz?

La misurazione radar dipende dalla riflessione a onde elettromagnetiche dalla superficie del mezzo misurato.

In generale, più forte è la riflettività radar del mezzo, più facile è per lo strumento di identificare l'eco di ritorno.

Per i media a bassa dielettrica-costante, occorre prestare maggiore attenzione a:

• Distanza di misura;

• guadagno di antenna;

• Geometria superficiale del materiale;

• Angolo di installazione;

• Capacità di elaborazione dei segnali.

Per i materiali di massa-solid, il grado di compattazione dovrebbe anche essere considerato.

Lo stesso materiale può fornire diverse condizioni eco quando è:

• Altamente compattato;

• Essendo trasportato pneumaticamente;

• Circondato da polvere pesante;

• Molto sciolto o aerato.

8. 26 GHz Radar è colpito da polvere?

Rispetto alla tecnologia a ultrasuoni, il radar utilizza onde elettromagnetiche e non dipende dalla velocità di propagazione del suono attraverso l'aria. Fornisce quindi notevoli vantaggi ingegneristici in molte applicazioni polverose.

26 GHz radar industriale è stato ampiamente utilizzato per:

• Cemento;

• Pasto crudo;

• Alimentazione animale;

• Carbone;

• Le particelle minerali.

Le informazioni tecniche per i relativi prodotti radar industriali identificano anche i silos ad alto fusto come tipiche applicazioni radar da 26 GHz.

Tuttavia, la dichiarazione “radar può misurare attraverso la polvere” non significa che una quantità illimitata di polvere non può influenzare la misurazione.

Se le gravi condizioni di polvere provocano anche l'accumulo di antenna pesante, la purificazione dell'aria e la manutenzione regolare possono ancora essere richiesti.

9. Può 26 GHz Misura radar in condizioni di alta temperatura e alta pressione?

Sì, ma deve essere selezionato un modello appositamente progettato per le valutazioni di temperatura e pressione richieste.

Il principio di misurazione del radar stesso non rende automaticamente lo strumento completo adatto per applicazioni ad alta temperatura o ad alta pressione.

I limiti di temperatura e di pressione effettivi sono determinati da componenti come:

• Struttura antenna;

• Sigilli di processo;

• Flange;

• Struttura di isolamento termico;

• O-rings;

• Progettazione di isolamento elettronico-unità.

Sul mercato sono disponibili prodotti radar 26 GHz progettati per il servizio ad alta temperatura e ad alta pressione. Alcuni modelli industriali pubblicano valutazioni di processo-temperatura che raggiungono diverse centinaia di gradi Celsius e valutazioni di pressione adatte per il servizio ad alta pressione.

Tuttavia, questi valori sono capacità di modelli specifici e non devono essere applicati a tutti gli strumenti radar a 26 GHz.

Dieci. Quali parametri dovrebbero essere forniti quando si acquista un 26 GHz Radar Level Transmitter?

Quando si richiede una quotazione, si consiglia di fornire le seguenti informazioni in una sola volta:

Questi parametri forniscono molto più valore ingegneristico che semplicemente chiedendo, “Quanto costa un radar 26 GHz? ”

11. Come dovrebbero essere compresi 26 GHz e 80 GHz Radar?

Il radar 80 GHz ha una lunghezza d'onda più corta e può generalmente produrre un raggio più stretto con un'antenna più piccola.

Questo offre vantaggi in applicazioni come:

• Serbatoi di stoccaggio stretti;

• Piccole connessioni di processo;

• Serbatoi con strutture interne complesse.

Tuttavia, questo non significa che ogni applicazione 26 GHz deve essere aggiornato a 80 GHz.

Impianti a 26 GHz esistenti, connessioni di processo più grandi, strutture ad alta temperatura e ad alta pressione, o alcune applicazioni di massa-solid può ancora essere adatto a radar 26 GHz a seconda delle condizioni operative effettive.

La frequenza è solo un parametro nel processo di selezione generale.

FAQ

Q1: “trasmettitore di livello radar 26 GHz” significa che il radar funziona a 26 GHz?

A:Di solito si'. Nelle applicazioni industriali, si riferisce generalmente a un radar a banda K che funziona a circa 26 GHz.

Q2: Può un radar 26 GHz misurare solidi di massa?

A:Si'. 26 GHz radar è stato utilizzato da tempo per materiali in polvere e granulari come cemento, polvere minerale, carbone e grano.

Q3: Qual è la gamma di misura massima di un radar 26 GHz?

A:Non c'è valore universale. I prodotti industriali sono disponibili in diverse classi di misura, e alcuni modelli di massa-solid possono raggiungere circa 70 m. L'effettiva gamma utilizzabile dipende ancora dalle condizioni operative.

Q4: Quale è meglio, radar 26 GHz o radar 80 GHz?

A:La selezione dovrebbe essere basata su struttura del serbatoio, dimensione del collegamento di processo, medio, gamma di misura, temperatura e condizioni di pressione. La frequenza da sola non determina quale opzione è migliore.

Q5: Può un radar 26 GHz misurare l'olio?

A:Si'. Tuttavia, le proprietà dielettriche dell'olio, condizioni di vapore, temperatura, pressione e requisiti antideflagrante devono essere confermate.

Q6: un radar a 26 GHz ha una zona cieca?

A:La limitazione di misura vicino al campo dipende dal modello specifico e dalla struttura dell'antenna. Il foglio di dati del prodotto selezionato dovrebbe essere controllato piuttosto che assumere un valore fisso universale come 8 cm o 40 cm.

Q7: un radar a 26 GHz richiede manutenzione?

A:Radar non ha parti mobili che devono contattare direttamente il mezzo misurato, ma l'antenna deve ancora essere controllata per l'accumulo di polvere, la condensazione, la condizione di tenuta e la condizione di cablaggio.

Q8: Quali informazioni utilizza METRAVON per la selezione dei radar?

A:METRAVON consiglia di fornire i parametri completi del serbatoio e le foto del campo. La distanza di misura, le caratteristiche medie e le condizioni di installazione devono essere valutate insieme per determinare la frequenza appropriata, l'antenna e la connessione di processo.

Conclusioni

Un trasmettitore a livello radar da 26 GHz è uno strumento di misura industriale maturo di livello non contatto.

Per l'approvvigionamento di progetti, i parametri che veramente devono essere valutati includono:

Campo di misura, antenna, angolo del fascio, media riflettività, temperatura, pressione, polvere, struttura di installazione e requisiti antideflagrante.

Specifiche individuali come “26 GHz,” “70 m,” o “alta precisione” non devono essere paragonate indipendentemente dalle condizioni operative effettive.

Per serbatoi di stoccaggio chimici, sistemi di trattamento dell'acqua, applicazioni di petrolio-prodotto, e grandi silos di rinfuse solide, METRAVON raccomanda di confermare il processo di base e le condizioni di installazione prima della quotazione e quindi determinare se radar 26 GHz, radar 80 GHz, e la struttura dell'antenna corrispondente forniscono la soluzione più adatta.

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Misuratori di livello radar · Misura di livello

Autore: Arvin · Fonte: Strumenti METRAVON