レーダーレベル計の種類

レーダー式液面計の種類：非接触式レーダー、 FMCW 型レーダー、および誘導波式レーダーの選定ガイド。

レーダー式液面計は、高周波の電磁波を用いて、液体または塊状固体の表面位置を測定する装置である。これらは、産業用貯蔵タンク、プロセス容器、および塊状固体用サイロにおける連続的な液面測定に広く用いられている。

測定手法の観点から、レーダー式液面計技術は一般的に以下の二つの主要なカテゴリーに分類される。非接触レーダーおよび誘導波レーダー (GWR)非接触型レーダーは、媒体の上の自由空間を介して電磁波を伝送するのに対し、導波型レーダーは、棒、ケーブル、または同軸プローブに沿ってレーダーパルスを導く。

これらの二つのタイプは、信号技術、動作周波数、アンテナ構造、およびプローブ設計に応じてさらに分類することができる。

1. レーダー式レベル計の主な種類は二つある。それらは何であるか。

カテゴリー	非接触型レーダー	ガイデドウェーブレーダー
信号の伝播	電磁波は容器内部の自由空間を伝播する	レーダーパルスは、金属製プローブを介して伝播する。
媒体との接触型	通常非接触型	ロッドまたはケーブルが媒体に挿入・接触する方式
一般的な設置方式	タンクまたはサイロの上部に設置する方式	上部に設置し、プローブを容器内に伸長させる方式
一般的な媒体	液体、スラリー、粉末、粒状物およびバルク固体	液体、選定されたスラリーおよび固体液体間界面用
主な特徴	非接触式、比較的メンテナンスが少なく、設置が柔軟である	信号がプローブに沿って集中するため、特定の複雑な表面および界面用途に適している

2. 非接触型レーダー式液面計とは何か？

非接触型レーダー式液面計（フリースペースレーダーとも呼ばれる）は、通常、タンクまたはサイロの上部に設置される。そのアンテナは、対象物質の表面に向かって電磁波を送信する。

この電磁波は、媒体の上の自由空間を伝搬し、液体または固体表面から反射してアンテナへと戻ってくる。この計測装置は、送信信号と反射信号の時間的または周波数的な関係を分析し、距離を算出した上で、その距離をレベル値に変換する。

一般的なアンテナの設計例には、ホーンアンテナ、レンズアンテナ、および封止型プロセスアンテナがある。適切な設計は、動作周波数、処理媒体、温度、圧力、および腐食性に応じて決定される。

3. 非接触型レーダー装置は、信号技術の観点からどのように分類されるか。

信号処理の観点から、非接触型レーダーは主に以下のように分類される：パルスレーダーとFMCW レーダー。

3.1。パルスレーダーレベル計

パルスレーダーは、短時間のマイクロ波パルスを周期的に送信し、材料表面からの反射信号を受信する。物体までの距離は、パルスが往復した所要時間から算出される。

距離 = 電磁波の速度 × 往復所要時間 ÷ 2

パルスレーダーは産業分野で長年にわたり広く用いられており、液体および塊状固体の両方に適用可能である。実際の性能は、使用周波数、アンテナの設計、信号処理技術、および設置条件に依存する。

3.2。 FMCW レーダー式レベル計

FMCW は周波数変調連続波の略です。各周波数スイープの間、機器は送信周波数を継続的に変更します。戻りエコーは、現在の送信信号に対して周波数差を有する。

この周波数差はターゲット距離に関連しており、機器はデジタル信号処理を通じて材料表面の位置を決定できます。 FMCW は、最新の高周波非接触レーダー機器で広く使用されています。

パルスレーダー

短いマイクロ波パルスの移動時間からの距離を決定します。

FMCW レーダー

送信信号と反射信号の周波数差に基づく距離を決定する。

4．レーダー式レベル計は周波数によって分類できるか？

はい。産業用非接触式レーダー製品は、従来の低周波数レーダー、約24～ 26GHz のレーダー、および60GHzや 80GHz といった現代の高周波数技術など、さまざまな周波数帯で提供されています。

動作周波数は、波長、アンテナのサイズ、およびビーム特性に影響を及ぼす。アンテナのサイズが同程度である場合、より高周波数のレーダーは一般により狭いビームを生成することがあり、これは小型船舶、長いノズル、内部障害物を持つタンク、および塊状・固体物貯蔵用サイロにおいて有用である。

周波数は選択肢の一つにすぎず、中程度の反射率、凝縮、フォーム、堆積物、設置時の幾何学的形状、およびプロセス条件についても考慮すべきである。

5。 80GHz レーダーレベル伝送器は、どのような種類のレーダーに分類されるのでしょうか？

80GHz レーダーは高周波非接触型レーダーに分類される。現代の産業用 80GHz 製品では、一般的に FMCW 技術が採用されており、高周波性、短波長、および比較的狭いビームという特徴を組み合わせ、液体および塊状固体の液面測定に用いられている。

この狭いビームにより、容器壁やビーム、配管、その他の内部構造からの干渉が抑制される。その結果、 80GHz レーダーは化学タンク、水処理システム、コンパクトなプロセス容器、および粉末または粒状材料を貯蔵するサイロなどにおいて広く採用されている。

ビーム角、測定範囲、精度、およびプロセス温度または圧力に関する定格は、製品固有のパラメータであり、選定したモデルのデータシートから確認する必要があります。

6. ガイデウェーブレーダーとは？

ガイデウェーブレーダー（GWR）は、TDR（時域反射測定）技術に基づいています。

この装置は通常、容器の上部に設置され、金属製ロッド、ケーブル、または同軸プローブがプロセス内部に延びている。レーダーパルスはプローブに沿って伝播し、信号が材料表面に到達した時点で、材料の誘電特性の変化により、信号の一部がプローブに沿って反射される。

この装置は、レーダーパルスの往復伝搬時間から材料の位置を算出する。プローブの長さは測定範囲および容器の形状に応じて選定され、すべての用途において容器の底面に達する必要があるとは限らない。

7.ガイド波レーダーはどのようにプローブ型で分類されますか?

誘導波レーダーは、ロッド、ケーブル、同軸プローブなどのプローブ設計に従ってさらに分類できます。

ロッドプローブGWR

剛性のある金属棒を使用し、多くの短距離から中距離の液体および選択された固体の用途に適しています。

ケーブルプローブGWR

フレキシブルケーブルを使用し、プローブの動き、張力、内部構造を考慮して、背の高い血管やより長い測定範囲に適しています。

同軸GWR

同軸プローブ構造を用いることで、より集中した信号経路を実現でき、特定の液体やより厳しい測定条件に広く適用されています。

一部の導波レーダー製品では、二本棒型、二本ケーブル型、またはその他の特殊なプローブ構造が採用されています。プローブの選定は、媒体の種類、測定距離、誘電特性、粘度、フォーム状態、内部構造、および機械的設置条件に依存します。

8. 導波レーダーは界面測定に適している理由とは？

二つの互いに混ざらない液体が別々の層を形成する場合、上層液体と下層液体の間の誘電率変化により、第二のレーダー反射が生じる可能性がある。選定された誘導波レーダー装置では、上層液体の表面および液体間界面の両方を解析することが可能である。

における界面測定には、両液体の誘電特性、上層液体の厚さ、エマルション層、およびプロセス条件の考慮が必要となる。したがって、インターフェース測定に特化して設計されたモデルを選択すべきである。

9. 非接触レーダーと誘導波レーダーの違いとは？

比較項目	非接触型レーダー	誘導波型レーダー
媒質との接触	アンテナは通常、媒質の上方に配置される	棒状部またはケーブルがプロセス媒質内に挿入される
電波伝搬経路	自由空間	プローブに沿って
内部の障害物	取付は、壁面、ビーム、その他の構造物からの反射を最小限に抑えるようにする	信号はプローブに沿って集中するただし、プローブ自体は内部の金属構造から離隔している必要がある。
攪拌装置	適切な取り付け位置の選択により、この問題は頻繁に回避できる。	プローブと攪拌装置との間の機械的接触のリスクについては、事前に評価を行う必要がある。
インターフェース測定	通常は、プロセスの最上層面を測定する。	選定されたモデルでは、液体間界面の測定がサポートされます。
保守	非接触式構造により、保守が一般的に削減されます。	プロブの堆積、機械的負荷、およびプロセスによる付着については考慮する必要があります。

10. 非接触型レーダーは、粉塵、温度、および蒸気の影響を受けるか？

レーダーは電磁波を利用するため、空気温度や圧力の変動によって音速が変化し、距離誤差が生じるという、超音波測定に特有の問題は存在しません。また、レーダーは一般的に、ほこりや蒸気を含む環境下でも広い動作範囲を確保しています。

実際のパフォーマンスは、極端なほこり、激しい結露、アンテナの蓄積、重い蒸気、誘電特性、およびアンテナ、シール、および機械構造に対するプロセス温度と圧力の影響によって影響を受ける可能性があります。

したがって、要求の厳しいアプリケーションは、適切なレーダーモデル、アンテナ設計、およびプロセス定格と一致させる必要があります。

11。非接触レーダーはいつ考慮すべきですか?

検知素子は、媒体と接触したままではいけません

腐食性または汚染を起こしやすい化学媒体

粉体、粒状物およびバルク固体用サイロ

高温・真空・加圧プロセス

大容量貯蔵タンクおよび広範囲の計測可能範囲

容器の形状によりレーダービームの経路が明確となる

12. 誘導波レーダーは、どのような場合に適用可能か？

液-液界面の測定が必要である

容器が細い、または取付スペースが限られている

液体の表面が激しく変動している

選択されたフォームまたは蒸気用途

バイパスチャンバーまたは外部チャンバー用途

プロブをプロセス設備に干渉することなく安全に設置可能である

13. レーダー式液位計の選定に必要な情報とは何ですか？

選択パラメータ	確認用情報
処理媒体	液体、スラリー、粉末、粒状物、またはその他のバルク固体
測定項目	連続的液面測定、バルク固体の液面測定、または液体間界面の測定
測定範囲	最大・最小液面値および総測定距離
誘電特性	低誘電率媒体におけるエコー強度への追加の配慮
処理温度	最低・通常・最高運転温度
処理圧力	真空・大気圧・正圧条件
処理条件	フォーム・蒸気・凝縮・粉塵・攪拌・堆積
容器の幾何学的形状	タンクの直径、高さ、ノズル、梁、攪拌装置および内部の障害物
出力インターフェース	4-20mA 、 HART 、 RS485 Modbus RTU 、またはその他の必要とするインターフェース

よくある質問（FAQ）

Q1：レーダー式レベル計の主な種類は2種類あります。それらはどのようなものですか？

A1：一般的に、非接触式レーダーと誘導波式レーダーに分類されます。非接触型レーダーは電磁波を自由空間を伝送するのに対し、導波型レーダーはレーダーパルスを金属製プローブに沿って導く。

Q2：パルスレーダーと FMCW レーダーの違いは何ですか？

A2：パルスレーダーはパルスの伝搬時間から距離を算出するのに対し、 FMCW レーダーは送信されたスイープと反射されたエコーの周波数差から距離を算出する。

Q3： 80GHz レーダーはどのような種類のレーダーであるか。

A3： 80GHz レーダーは通常、高周波数の非接触式レーダー技術であり、現代の産業用製品では一般的に FMCW 測定が用いられている。

Q4：誘導波レーダーは接触式測定に分類されるか。

A4：棒状、ケーブル状、または同軸プローブがプロセス媒体に挿入し、接触することで、誘導波レーダーは設置の観点から一般的に「接触式連続レベル測定技術」に分類されます。

Q5：誘導波レーダープローブはタンクの底に到達する必要はありますか？

A5：必要ありません。プローブの長さは、測定範囲、容器の形状、および当該計測装置の要件に応じて選定すべきです。

Q6：誘導波レーダーで利用可能なプローブの種類には、どのようなものがありますか？

A6：一般的なプローブの設計には、ロッド型、ケーブル型、同軸型があります。また、一部の製品では、二本ロッド型、二本ケーブル型、またはその他の特殊構造も提供しています。

Q7：バルク・固体サイロにどのレーダータイプが適していますか？

A7：高周波非接触レーダーは、粉末および粒状物質を収容するサイロに広く用いられており、特に長距離、大量の粉塵、または複雑な内部構造が求められる場合に適しています。選定された誘導波レーダー製品は、プローブの機械的特性および材料の特性に応じて、固体材料に対しても使用することが可能です。

Q8：液体間界面の測定に適したレーダー技術はどれですか？

A8：専用のインターフェース測定機能を備えた誘導波レーダーは、互いに混ざらない二つの液体層の連続的な測定に広く用いられている。両媒体の誘電特性を確認する必要がある。

結論

レーダー式計測装置は、一般的に非接触型レーダーと誘導波型レーダーに分類される。非接触型レーダーは電磁波を自由空間を伝送するものであり、さらにパルスレーダーおよび FMCW レーダーに分類される。動作周波数に応じて、産業用レーダーには従来の低周波数レーダー、約24– 26GHz のレーダー、および現代の60GHzまたは 80GHz のレーダーが含まれる。

誘導波レーダーは、金属棒、ケーブル、または同軸プローブに沿ってレーダーパルスを誘導し、プローブの構造に応じてさらに分割できます。その集中伝播経路は、表面の動き、泡、および液体と液体の界面測定を含む選択されたアプリケーションに適しています。

METRAVON レーダー式距離測定装置は、処理媒体、測定範囲、温度、圧力、誘電特性、フォーム、蒸気、粉塵、容器の幾何学的形状、および自動化インターフェースの要件に応じて、非接触式または誘導波式レーダーから選択することができ、 4-20mA などの産業用インターフェースに対応しています。 mA そして RS485 Modbus RTU タンク、プロセス容器、バルク固体サイロでの互換性がありスケーラブルな連続レベル測定用。