パルスレーダー式レベル計：選定・設置ガイド

工学的要約

パルスレーダー用レベルトランシーマーは、マイクロ波パルスを製品表面に向けて送信し、反射されたエコーを検出して伝播時間を算出し、その距離をレベルに変換することで液位を測定します。産業用調達においては、エンジニアが運転周波数、最大測定範囲、および価格など、複数の要件を評価する必要があります。中等度の誘電特性、温度、圧力、アンテナの種類、プロセス接続、ブロッキング距離、ビーム角、容器内部構造、出力インターフェース、および偽エコー条件は、すべて性能に影響を及ぼします。

目次

• パルスレーダーレベルトランスミッターとは？

• パルスレーダーによる液面測定はどのように動作するか？

• 26 GHzレーダーの特徴とは？

• 誘電率はなぜ重要なのか？

• レーダーアンテナはどのように選定すべきか？

• 高温・高圧・腐食性媒体用選定方法

• 4-20 mA、HART、または RS485、

• の選定方法 Pulse Radarレベルトランシーマー

• の適切な設置方法 偽エコーはどこから生じるのか？

• シール、凝縮、アンテナの蓄積

• 典型的なMETRAVON（産業用アプリケーション）／

• 購入前に確認すべき事項：

• Radar Levelサプライヤー

• の評価方法 FAQ

パルスレーダーレベルトランスミッターとは何か？

パルスレーダーレベルトランスミッターは、マイクロ波電磁信号を用いて連続的な液面またはバルク固体の液位を測定する非接触式の産業用計器です。

この計器は通常、タンク、反応器、サイロ、またはその他のプロセス容器の上部に設置されます。アンテナがレーダーエネルギーを製品表面に向けて送信し、そこから信号の一部が受信機に反射されます。

電子機器は、レーダー基準点から製品表面までの距離を算出し、この距離をレベル、パーセント、在庫高さ、または一部のシステムでは体積に変換します。

パルスレーダーによるレベル測定はどのように動作するか？

マイクロ波パルス送信 → 製品表面からの反射 → エコー受信 → 伝播時間測定 → 距離計算 → 水位変換

（飛行時間式レーダ用：

d = c × t / 2

（ここでは） dレーダーから製品表面までの距離：cは電磁波の伝播速度であり、tこれは往復伝播時間です。

Eこれは空の参照距離であり、レベルは次のように表すことができます：

H = E − d

パルスレーダーとFMCWレーダーの違いとは？

産業用自由空間レーダーは、複数の測定原理を採用しています。パルスレーダーでは、信号の伝搬時間から距離を算出します。一方、FMCWレーダーでは、送信周波数を連続的にスキャンし、送信信号と遅延した受信信号との周波数差から距離を算出します。

「26 GHz」は動作周波数帯域を表しています。しかし、この値だけでは、特定の26 GHz機器がパルスレーダーを使用しているか、それともFMCWレーダーを使用しているかを判断することはできません。

26 GHzレーダーの特徴とは？

26 GHzレーダーは、タンク、プロセス容器、サイロなどの産業用計量用途で広く使用されています。典型的な工学的利点には、非接触式測定、液体および固体への広範な適用性、適切な用途における長い測定範囲、複数のアンテナおよびプロセス接続オプション、ならびにPLC、DCS、RTU、または産業用ゲートウェイとの統合が含まれます。

ただし、より高い動作周波数が自動的により長い測定範囲またはより高い精度を保証するわけではありません。性能は、アンテナのサイズ、ビーム角、誘電率、製品表面、粉塵、フォーム、蒸気、容器内部構造、および信号処理にも依存します。

なぜ誘電率が重要なのか？

レーダーは、製品表面から十分に強力な反射を必要とします。一般的に、良好な誘電特性を持つ媒体ではより強力なエコーが得られますが、反射率の低い媒体では実効的な測定範囲が狭くなる可能性があります。

したがって、選定にあたっては、必要な距離だけでなく、媒体が液体か固体か、誘電特性、発泡状態、粉塵、攪拌、蒸気、凝縮、および表面形状も考慮する必要があります。

レーダーアンテナはどのように選定すべきか？

アンテナは、ビーム角、焦点形成、プロセス接続部のサイズ、耐食性、高温環境への適性、および電荷蓄積や凝縮に対する感度に大きく影響します。

ホーンアンテナ：

ホーンアンテナは、優れた方向性と焦点形成性能を備えた成熟した産業用設計品です。液体貯蔵タンク、大型プロセス容器、および一部のバルク固体処理用途で一般的に使用されています。腐食性媒体を扱う場合には、アンテナ材質およびプロセス隔離について特別な配慮が求められます。

ロッド型またはコンパクトプロセスアンテナ：

コンパクトアンテナは、プロセス接続用のスペースが限られている場面で適しています。ビーム角、ノズルサイズ、ノズル長、材料互換性、凝縮状態および積層条件を確認してください。

フランジ付きおよび耐食性プロセス構造部品

高温または腐食性環境下での運用では、フランジ規格、シール材、アンテナ材、プロセス隔離、温度許容範囲および圧力許容範囲に注意を払う必要があります。

パラボリックまたは大開口アンテナ

長距離または難解なバルク固体材料の応用用途では、より強力な方向性と高いアンテナゲインが有利です。選定は、シロの高さ、粉塵状態、製品表面、および要求される測定範囲に基づいて行うべきです。

— 高温・高圧・腐食性媒体用機器の選定方法；

— 高温レーダーとは、単にステンレス製ハウジングを備えた標準的なレーダーではない。実際のプロセス温度対応性は、アンテナ設計、フランジ、シール、プロセス遮断、熱的延長、および電子機器の温度制限に依存します。

高温油、残留油、ビチュメン、または高温化学物質を用いる場合、プロセス温度および周囲温度の両方を確認してください。圧力容器については、最大作業圧力、フランジ圧力クラス、シール設計、および必要な承認状況を確認してください。

腐食性媒体では、化学組成に応じてPTFE、PEEK、ステンレス鋼、またはその他の互換性のある材料の使用が求められる場合があります。

4-20 mA用mA、HART、またはRS485の選定方法；

すべてのレーダーレベルトランシーバが3つのインターフェースをすべて搭載しているわけではありません。具体的なモデルの構成を確認してください。

パルスレーダーレベルトランシーバの適切な設置方法

1. 填充流の直上に直接設置しないでください。

填充流は強力な動的エコーを発生させ、製品表面として誤検出される可能性があります。

2.強力な内部反射体を避けてください。

リミットスイッチ、温度プローブ、攪拌機、ビーム、コイル、階段、および内部構造などはいずれも誤ったエコーを発生させる可能性があります。

すべてのレーダー設置現場に「タンク直径の一定割合を常に使用する」といった単一の固定ルールを適用するのを避けてください。代わりに、実際のビーム角、容器の高さ、および内部構造に基づいて適切な設置位置を決定してください。

3。ドーム状タンク

の中心部を自動的に使用しないでください。一部のドーム状屋根では、中心付近に複数の反射が生じる可能性があります。このため、容器の幾何学的形状および光束の経路に応じて、適切なオフセット位置を選択してください。

4. 強い渦状領域を避ける

強い攪拌、急速な充填または排液、および化学反応により、不安定な表面が生じる可能性があります。設置位置、ダンピング装置、エコー追跡機能、または適宜、整流管やバイパス装置を設置することを検討してください。

5.ノズルの幾何学的形状を確認する

長く細い金属製ノズルは、追加的な反射を引き起こす可能性があります。ご使用のモデルに応じたノズルの直径、ノズルの長さ、アンテナのサイズおよび設置に関する要件を確認してください。

「偽エコーはどこから生じるのか？」

一般的な発生源には、タンク壁、梁、パイプ、階段、攪拌機、加熱コイル、灌注流、ノズル、およびアンテナによる信号の蓄積などがあります。

実用的なトラブルシューティング手順は以下の通りです：

1. 装着位置を最適化してください。

2. 強力な構造的反射を低減する。

3. 容器のパラメータを適切に設定する。

4. 偽エコーマッピングまたは干渉抑制を実施する。

5. プロセスのダイナミクスに応じてダンピングおよびエコー追跡を設定する。

シール処理、凝縮水形成、およびアンテナ部の水溜まり：

計測機器への水漏れ防止：

ケーブルグランド、シール、ハウジングカバー、ケーブル入力方向、機器の耐電圧等級、および必要に応じた天候遮蔽装置を確認してください。

アンテナにおける凝縮水形成：

強い凝縮水形成は、有用なエコー品質を低下させる可能性があります。用途に応じて、設置位置、絶縁処理、凝縮防止設計、または空気洗浄を検討してください。

アンテナへの積層：

粘性液体、粉体、または結晶化製品がアンテナ表面に蓄積する可能性があります。測定に与える影響は、積層厚さ、誘電特性、水分含有量、カバレッジ、およびアンテナの設計構造によって異なります。

清掃方法は、アンテナ、シール、およびプロセス用材料と互換性があるものである必要があります。材料との互換性を事前に確認しない限り、強力な清掃用化学薬品の使用は避けてください。

典型的な用途、METRAVON、産業用アプリケーション

1. 化学物質保管タンク

現場条件：腐食性媒体、蒸気、温度、圧力および複雑な内部構造。

レーダーレベルトランスミッター → 4-20 mA/HART → PLC / DCS

導入効果：在庫管理、アラーム、およびプロセス制御用の連続的非接触式液位測定装置。

2. 高温油、残油およびアスファルトタンク用

最大プロセス温度、圧力、フランジ、アンテナ材質、熱絶縁性および設置位置に応じてラダを選択してください。

3.セメント、鉱物粉末、石炭および灰のシロ：

粉塵、休止角、壁面の堆積、および不規則なバルク固体表面については、適切な周波数、アンテナ配置、ビーム角および取り付け位置を確保する必要があります。

4. 反応器および攪拌タンク：

攪拌機のシャフト、コイルおよびその他の内部構造物を回避するため、適切な取り付け位置、アンテナの向きおよび偽エコーマッピングを適用してください。

5. 多タンク遠隔レベルモニタリング：

レーダーレベルトランスミッター → RS485、Modbus RTU → RTU／産業用ゲートウェイ → 4G／イーサネット → SCADA／IoT

購入前に確認すべき事項：

レーダーレベル計サプライヤーの評価方法

1. サプライヤーはプロセス条件に基づいて機器を選択できるか？

推奨モデルは、要求された測定距離のみではなく、中間距離、測定範囲、温度、圧力、容器の形状、およびプロセス接続条件に基づいて選定されるべきである。

2. 完全な技術文書が提供されているか？

適宜、データシート、設置ガイド、操作マニュアル、配線図、概略寸法、通信プロトコルおよびModbusレジスタマップを請求してください。

3. 運行性能に関する主張は明確に条件付けられているか？

「70 mの測定範囲」「±2 mmの精度」または「200 °C」などの記述は、特定のモデル、アンテナ、プロセス接続、媒体および定義された条件と結びついていなければなりません。

4. 供給業者がシステム統合をサポートできるか？

PLC、DCS、RTU、またはゲートウェイとの統合においては、4-20 mAのmAスケーリング、HARTの利用可能性、RS485パラメータ、レジスタマッピング、電源供給、および通信アーキテクチャを確認してください。

5. 設置および運用開始に関するサポートは提供されていますか？

多くのレーダーに関する問題は、機器の故障ではなく、取り付け位置、範囲設定、充填による干渉、誤ったエコ、パラメータ設定、またはアンテナの積み重ねによって引き起こされます。

FAQ；

Q1：「すべての26 GHzレーダーはパルスレーダーですか？」；

「26 GHz」とは動作周波数を指します。具体的な信号処理技術については、モデルのデータシートを参照してください。；

Q2：「レーダーは腐食性液体を測定できますか？」；

「はい。アンテナ、プロセス接続部、シール材およびプロセス側の材料が当該媒体と互換性がある場合に限り、測定可能です。」

Q3：高温用レーダーは、単にステンレス製ハウジングを備えた標準的なレーダーに過ぎないのでしょうか？

温度対応範囲は、アンテナ、プロセス接続、シール、熱遮断性能、および電子部品の制約にも依存します。

Q4：レーダーは常にタンクの中央部に設置すべきでしょうか？

一部の容器の形状では、中央部近傍に多重反射が生じることがあります。設置方法は、容器の形状およびビームパスに応じて選択する必要があります。

Q5：レーダーを充填入口の真上に直接取り付ける場合、どのような影響が生じるか？

充填流は強力な動的エコーを発生させ、不安定または誤ったターゲット検出を引き起こす可能性があります。

Q6：アンテナに粉塵や堆積物がある場合でも、レーダーは測定を継続できますか？

光学汚染が直ちにシステム障害を引き起こすとは限りませんが、重度の堆積、結晶化、または高誘電率の堆積物はエコーに顕著な影響を及ぼす可能性があります。

Q7：RS485レーダーはクラウドプラットフォームに直接接続できますか？

通常、RS485、Modbus RTUをMQTT、HTTP、TCP/IP、またはその他のネットワークプロトコルに変換するため、RTUまたは産業用ゲートウェイが必要です。

Q8：最大範囲だけが重要なパラメータですか？

いいえ。媒体、誘電特性、遮蔽距離、ビーム角、温度、圧力、アンテナ、設置幾何学的構成、および通信インターフェースも重要です。

Q9：なぜレーダーによるレベル測定値が突然急上昇するのでしょうか？

一般的な原因には、誤ったエコー、充填干渉、振動、弱い実際のエコー、アンテナの汚染、および不適切な設定などがあります。

Q10：80 GHzは常に26 GHzよりも優れているのでしょうか？

いいえ。80 GHzでは、複雑な容器形状においてより狭いビームと優れた性能が得られることが多いですが、最終的な選択は媒体、フォーム、蒸気、凝縮水、測距範囲、および設置条件に依存します。

— 結論；

— パルスレーダーは、成熟した非接触式液位測定技術である。その安定した性能は、媒体の誘電特性、アンテナ、ビーム角、温度、圧力、容器の幾何学的形状、充填位置、発泡、蒸気、凝縮水、誤検出エコー、プロセス接続、および通信インターフェースなどに依存する。

METRAVON：レーダー式レベル測定装置の選定。

タンク、反応器、サイロ、および産業用レベル測定プロジェクト向けに、媒体（液体または固体）、最大測定距離、容器寸法、プロセス温度および圧力、泡・蒸気・粉塵・攪拌条件、プロセス接続方式、通信インターフェース、PLC／DCS／RTU／ゲートウェイ型、および現場写真または図面を提供します。