レーダーレベル測定: 技術開発と現在の産業用途

METRAVON レーダーレベル測定: 技術開発と現在の産業用途

レーダーレベルの機器は、電磁波を送信し、反射信号を分析することにより、液体または材料の表面までの距離を測定します。 機器の設計によっては、産業用レーダーはパルスベースの測定または周波数変調連続波 (FMCW) 技術を使用する場合があります。

測定が非接触式であるため、センサーをプロセス媒体に浸漬させる必要はありません。 したがって、レーダー式液面計測技術は、液体、スラリー、粉体、粒状固体などに対して広く用いられており、高温、蒸気、粉塵、腐食性媒体、複雑な容器形状を伴う厳しい条件下での応用も含まれます。

1. レーダー式液面計測は、どのような用途で用いられているか？

水資源と水文学

河川、貯水池、水路、洪水監視、灌漑システム、およびその他の継続的な水位アプリケーションに使用されます。

化学および石油化学

貯蔵タンク、プロセス容器、溶剤タンク、および腐食性媒体または重大な蒸気を含むアプリケーションで使用されます。

建材および鉱業

セメント、フライアッシュ、鉱物粉末、鉱石、およびその他の粉末または粒状のバルク固形物に使用されます。

食品・穀物用

：穀物サイロ、原料用貯蔵庫、および選定された食品加工用貯蔵システムに適用されます。

：非接触式測定により、腐食、汚染、機械的摩耗、および製品との直接接触に起因するメンテナンス課題を低減し、レーダーは連続的な産業用レベル測定における主要な技術の一つとなっています。

2.中国および国際市場におけるレーダーレベル技術の開発

レーダーレベル測定は、パルスレーダー、 FMCW レーダー、および複数の動作周波数帯域を含む成熟した技術プラットフォームに発展しました。 マイクロ波電子機器、アンテナ設計、デジタル信号処理の進歩は徐々に改善されていますビーム集束、ターゲット分離、エコー認識、および診断機能。

国際市場では、 26GHz およびその他のレーダー周波数が、液体およびバルク固体用途において長年にわたり使用されてきた。 近年、約 80GHz のレーダーがますます普及している。これは、波長が短いため、比較的コンパクトなアンテナで狭いビームを得ることが可能になるからである。 これは、細い配管、小型のプロセス接続部、複雑な内部構造、および高めのサイロにおいて特に有効である。

近年、中国におけるレーダー式レベル計市場も急速に発展している。 高周波 FMCW レーダーは、水質監視、化学処理、環境監視、建築材料、穀物貯蔵、およびバルク・固体分野の応用において、ますます広く採用されている。

現在、個々の製品間の最も重要な相違点は、もともとの国というよりも、アンテナ設計、エコー処理アルゴリズム、製造プロセスにおける温度・圧力耐性、危険区域適合性、機能的安全性、デジタル通信機能、診断機能、および実地での実績に基づく応用経験に主としてあります。

工学プロジェクトにおいては、計測器の性能評価は、製造元のみではなく、特定のモデル、プロセス条件、認証要件、および文書化された適用能力に基づいて行うべきである。

3.パルスレーダー vs FMCW レーダー

の FMCW 技術があるからといって、測定範囲が自動的に長くなるわけではない。 最大の測定距離は、依然として送信機および受信機の設計、アンテナの利得、対象物の反射率、プロセス条件、および信号処理性能に依存します。

4. 26GHz と 80GHz のレーダーの違いとは？

80GHz レーダーの主な利点は、その短波長および狭光束機能しかし、 26GHz は依然として成熟し、信頼性の高い技術であり、より高周波数帯の選択肢が利用可能であるからといって、安定した 26GHz システムの設置を代替する必要はありません。

レーダーの精度および測定距離は、いかにまで進展したか？

現代の産業用レーダーは、標準的なプロセスレベルの計測から、高精度なタンク計測、さらには超長距離でのバルク・固体物体計測まで、幅広い応用分野にわたって活用されています。

プロセスレベル計測

選定された産業用レーダー計測装置は、貯蔵タンク、プロセス容器、および一般的なプロセス制御においてミリメートルレベルの精度を提供します。

高精度タンク計測用レーダー

専用タンク計測用レーダーは、より高い精度を提供でき、在庫管理のために温度およびタンク容量のデータと統合することが可能です。

長距離用バルク固体用、

特殊用 80GHz バルク固体用レーダー製品は、大規模なサイロおよび高所貯蔵容器向けに、測定距離が100メートルを超える仕様で提供されています。

このため、国際的な製品を「100m超」と、中国の製品を「約80m」と表現することは、もはや有効ではない。 測定範囲および精度は、原産国よりも、製品設計、アンテナの性能、処理媒体、および使用環境によって主に決定されます。

6. レーダーによるレベル測定における主な技術的利点

非接触式測定

腐食、汚染、機械的摩耗、および製品堆積への直接的な曝露を低減します。

幅広い用途に適用可能

液体、スラリー、粉末、粒状材料に適用可能です。

厳格なプロセスへの適応性

高温・高圧、蒸気、粉塵、腐食性環境に対応した専用モデルが用意されています。

デジタル診断機能

最新のレーダー装置により、エコー曲線、装置診断、リモート設定、およびデジタル通信が提供されます。

の広範なプロセス適応性については、プロセス条件に対する完全な耐性を意味するものではない。 フォーム、凝縮、アンテナの電荷蓄積、低誘電率媒体、傾斜したバルク固体表面、および内部の障害物はいずれも、依然として測定性能に影響を及ぼす可能性がある。

7.レーダーレベル技術はどこに向かっていますか?

より狭いビーム

高周波レーダーは、複雑な船舶のターゲット分離を改善し続けています。

高度なエコー処理

マルチエコー評価、偽エコー抑制、および動的信号追跡は引き続き改善されています。

デジタル診断

オペレーターは、計器または接続されたソフトウェアから直接、計器の状態、エコー品質、故障履歴、および保守情報を確認できるようになっています。

遠隔およびワイヤレス構成

多くの計器が、デジタル通信、遠隔パラメータ設定、およびモバイル端末による試運転を支援しています。

今後の開発は、単に周波数の増加に頼るのではなく、のインテリジェント診断、予測保全、遠隔状態監視、および PLC 、 DCS 、 SCADA 、産業用IoTプラットフォームとのより深い統合（）に重点を置くようになる可能性が高い。

8. ラダー式液面計の選定方法

媒体タイプ

媒体形態：液体または固体
媒体名称
誘電特性
フォームまたは粉塵
腐食性

測定範囲および精度

最大測定距離
最小・最大レベル
精度要件
応答要件

プロセス条件

温度
圧力
蒸気
真空
攪拌または粉塵

システム要件

4-20mA
HART
RS485/Modbus
侵入保護
爆発保護

9設置時の重要な留意点：

ラダー式液位計の設置にあたっては、以下の点に特に注意を払うこと。

• 可能な限り、主ラダービームの外側には固定された障害物を設けないこと。

• 強流の充填流路または材料の落下区域の真上への設置を避けること。

• 最大液位が最小測定距離の外側にあることを確認すること。

• ノズルの寸法がアンテナと互換性があることを確認すること。

• 塊状固体については、休止角、材料のピークおよびバレーを考慮してください。

• 試運転後、エコー曲線を確認してください。

• 固定された干渉を設置上の改善によって排除できない場合にのみ、偽エコー抑制を適用すること。

バイパスチャンバー、定常化井、および誘導波レーダーは、用途に応じた対策であり、困難な設置環境において一律に必須とすべきではない。

10. 一般的な技術仕様はどのように解釈すべきか？

以下の数値は、あくまで参考として示すものである。産業用レーダーレベルの機器の一般的な選択リファレンスは、すべての METRAVON モデルの普遍的な仕様として扱われるべきではありません。

FAQ: レーダーレベル技術とアプリケーション

Q1: 主なレーダーレベル測定技術は何ですか?

A：パルスレーダーと FMCW は、産業分野で広く用いられている2つの手法です。パルスレーダーは信号の伝搬時間から距離を算出するのに対し、 FMCW は送信信号と反射信号の周波数差から距離を算出します。

Q2： 80GHz と 26GHz のレーダーの違いは何ですか？

A： 80GHz では、比較的コンパクトなアンテナを用いてより狭いビームを生成することが可能であり、狭い容器内や複雑な内部構造の周囲での適用において有利である。一方、 26GHz は、多くの産業用途において依然として成熟し、信頼性の高い技術として定着している。

Q3：中国市場と国際市場におけるレーダー式液位計製品における主な相違点は何ですか？

A：現在、中国市場および国際市場の両方において、 26GHz 、 80GHz 、および FMCW 帯域のレーダー式製品が提供されています。最も重要な相違点は、通常、アンテナ設計、エコー処理アルゴリズム、温度・圧力耐性、機能的安全性、危険区域適合性、デジタル診断機能、および実績ある実用経験にあり、製品の原産国という点では本質的に異なります。

Q4： FMCW レーダーは、パルスレーダーよりも常に測定範囲が長くなるのでしょうか？

A：いいえ。 FMCW は高い距離分解能と信号処理能力を備えていますが、最大測定距離は依然として送信機および受信機の設計、アンテナの性能、対象物の反射特性、およびプロセス条件に依存します。

Q5：どの産業分野でレーダー式液面計が一般的に使用されていますか？

A：代表的な応用分野には、水資源および水文学、化学・石油化学処理、建築資材、鉱業、穀物貯蔵、食品加工、水処理、および一般的な工業用タンクやサイロが含まれます。

Q6：レーダー周波数を高めることは、常に精度が向上するのでしょうか？

A：いいえ。高周波レーダーの主な利点としては、ビーム幅の狭さおよび対象物間の分離能の向上が挙げられます。最終的な測定精度は、計測装置の設計内容、測定範囲、設置条件、およびプロセス条件に依存します。

Q7：レーダーを用いた液面測定における今後の主な動向はどのようなものですか？

A：主な傾向として、ビームの狭化、より高性能なマルチエコー処理、デジタル診断機能、ワイヤレス構成、遠隔からの状態監視、予測保全、および産業用自動化・IoTシステムとのより深い統合が挙げられます。

Q8：非接触型レーダー測定には、どのような実用的な利点がありますか？

A：センサーはプロセス媒体と直接接触し続ける必要がなく、腐食、汚染、機械的摩耗を低減できるほか、高温環境、蒸気環境、粉塵環境、腐食性環境などの用途に柔軟な選択肢を提供します。

Q9: どのような情報が METRAVON レーダーレベルメーターの選択が必要ですか?

A：使用する媒体（液体または固体）について、最大測定距離、精度要件、温度、圧力、蒸気、フォーム、粉塵、内部構造、プロセス接続、通信インターフェース、侵入保護、および危険区域に関する要件をそれぞれご提供ください。

結論

レーダーによるレベル測定は、従来のパルス型計器から、パルスレーダー、 FMCW 、および複数の周波数帯域を含むより広範な技術プラットフォームへと進化しています。 最も重要な進歩は、より高い動作周波数に限定されるものではなく、の狭光束アンテナ設計、マルチエコー認識、高度な信号処理、デジタル診断、およびシステム統合（）も含まれます。

中国と国際市場の両方でレーダー製品が開発を続けており、パフォーマンスの違いは、特定のエンジニアリング設計、アプリケーションの経験、認証能力、および原産国ではなく困難なプロセス条件への適合性によってますます決定されています。

METRAVON レーダー式計測装置は、レーダー周波数、アンテナ、測定範囲、および通信インターフェースを用途に応じて適切に設定することにより、液体、スラリー、粉末、および粒状固体の計測に適用することが可能である。 信頼性の高い長期的な測定を行うためには、選定にあたっては、媒体、測定範囲、温度、圧力、設置条件、および制御システムの要件をすべて考慮する必要があります。