レーダーレベルセンサーの用途：アプリケーションと動作原理

レーダー式液面センサーは、どのような用途で用いられますか？主な用途、動作原理および選定ガイド。

レーダー式液面センサーは、主に液体の液面、バルク・固体の堆積面、または水の液面の連続測定に使用されます（）。本装置はタンク、貯水池、水路、またはサイロの上部に設置され、センサーと材料表面との距離を測定します。この距離は、実際の液面高度または残存の空空間として換算されます（）。

非接触型レーダーは通常、プロセス媒体に浸漬する必要がないため、水処理、化学槽、油の貯蔵、スラリー用途、粉体および粒状材料のサイロ、および水文学的な水位監視などにおいて広く用いられています。

1. レーダー式水位センサーは実際に何を測定するのでしょうか？

レーダー式水位センサーは、センサーと材料表面との間の距離を直接測定します。この計器は、設置基準または容器の寸法を用いて、液体レベル、バルク・固体レベル、またはウラーージを算出します。

液体レベル

水、廃水、油類、酸、アルカリ、溶剤およびその他の工業用液体。

スラリーレベル

選定されたスラッジ、鉱物スラリーおよび懸濁固体を含むプロセス媒体。

塊状固体レベル

粉体、粒状物、穀物、セメント、鉱物および化学原料。

水レベル

貯水池、河川、水路、タンクおよびその他の水文監視用途。

レベル = 基準高さ − センサーから材料表面までの距離

2. ラダー式レベルセンサーの動作原理とは？

非接触型レーダーセンサは、処理面に向かって電磁波を送信する。この電磁波は液体または固体の表面で反射され、アンテナによって再び受信される。

この装置は、信号の伝搬時間を分析すること、あるいは FMCW レーダーでは送信信号と反射信号の周波数差を分析することにより、距離を算出する。

レーダーは空気中の音速に依存しないため、真空中でも動作可能であり、温度変化が顕著である、あるいは蒸気や粉塵が存在する用途では、超音波測定法よりも一般的に適しています。ただし、実際の動作限界は、選定したレーダーモデル、アンテナ、およびプロセス条件に依存します。

3. レーダー式レベルセンサーは、どのような媒体を測定できるか？

ラダーは広範な媒体に適用可能ですが、用途に応じて異なるラダー周波数、アンテナ設計、およびプロセス接続が求められる場合があります。

4. レーダーレベルセンサーは主にどこで使用されますか？

水および廃水処理

貯水槽、廃水槽、化学薬品投与槽およびプロセス用水容器における連続的な液面監視。

化学処理｜

酸・アルカリ槽、溶媒槽、反応器およびプロセス容器｜

油類・貯蔵｜

油類、燃料およびその他の液体貯蔵容器の連続監視｜

塊状・固体用サイロ｜

セメント、鉱物、穀物、ペレットおよび化学粉末の液面測定

水文モニタリング

河川、貯水池、水路および開放水域における非接触式水位測定

5. ラダー技術に特に適したプロセス条件は何か？

レーダーの主な利点の一つは、その幅広い用途への適用可能性にある。モデルによっては、大気中、圧力環境下、真空環境下、高温環境下、蒸気濃度が高い環境下、粉塵を含む環境下、および腐食性環境下でレーダーを利用できる。

センサーは媒体内に浸漬した状態に留めるべきではない。

粉塵または塊状固体が存在する。

蒸気または温度の変動が存在する。

容器は真空または圧力条件下で運転される。

プロセス媒体が腐食性である。

長距離連続レベル測定が求められる。

厳密なプロセスにおいても、用途に応じた適切な選定が依然として必要である。腐食性液体の処理には、適切なアンテナおよびプロセスシール材が求められる。高温または高圧環境の適用には、適切なプロセス耐圧等級が求められる。また、粉塵が存在する環境や凝縮が頻発する環境では、適切なアンテナの構造および取付方法が求められる。

6．レーダー式液面センサーでは、直接測定できない項目は何か。

標準のレーダーレベルセンサーは、主にの距離とレベルを測定するように設計されています。通常、流速、流量、温度、圧力、濃度、または水質パラメータを直接測定することはありません。

例えば、レーダー水位センサは、河川または水路の水位を測定することができる。表面速度も必要とされる場合、専用のレーダ速度センサが通常必要とされる。流れの計算には、通常、水位、速度、水路、または河川断面データが必要です。

同様に、温度、圧力、密度、またはその他のプロセス変数を必要とする産業用タンクには、追加の専用センサーまたはマルチパラメータ測定システムが必要です。

用レーダーレベルメーター7.非接触レーダーと誘導波レーダーの違いは何ですか?

レーダーによる液面測定には、主に非接触式レーダーと誘導波式レーダーが用いられる。非接触式レーダーは、容器内部の自由空間を介して電磁波を伝送する方式であり、タンク、水位測定、および粉体・固体物質の計測など、幅広い用途に適している。

誘導波式レーダーは、プロセス媒体内に挿入される金属棒、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導く方式である。選定された誘導波式レーダー計器は、互いに混ざらない二つの液体の界面を測定することも可能である。

一般的な液体およびバルク固体の用途では、測定距離、ビーム角、およびプロセス条件に応じて、非接触型レーダーを採用することが可能です。また、特定の界面、バイパスチャンバー、またはプローブを用いた測定用途においては、誘導波レーダーの活用が検討されます。

8．プロセス媒体の特性が重要である理由とは？

レーダー信号は、安定した液面検出を可能とするため、材料表面から十分な反射を発生させる必要があります。処理媒体の誘電特性は、エコーの強度に影響を及ぼす。

誘電率の低い液体では、通常、表面反射が弱くなるため、長距離の測定や液体レベルが低い場合には、信号の品質がより重要となる。泡、凝縮、粉塵、材料表面の傾斜角、およびアンテナへの電磁波の蓄積なども、反射エコーに影響を及ぼす可能性がある。

このため、「レベルの測定が必要」という記述だけでは、適切な計測装置の選定に十分ではない。プロセス媒体および設置に関する情報も併せて提供すべきである。

9.レーダー式レベルセンサーを選定する際に必要な情報とは何か。最低限、以下の情報を提供すること。

処理媒体、最大測定距離、処理温度、処理圧力および容器の幾何学的形状（）です。これらのパラメータは、レーダー周波数、アンテナ、測定距離および処理接続の選定に直接的な影響を及ぼします。

FAQ

Q1：レーダー式液面センサーはどのような用途で用いられますか？

A1：本製品は、センサーと材料表面との距離を測定することにより、液体の液面、水の液面、またはバルク固体の液面を連続的に測定するために主に使用されます。

Q2：レーダー式液面センサーは水を測定できますか？

A2：はい。レーダーは、貯水槽、貯水池、廃水処理槽、河川などにおける液面監視用途に広く用いられています。

Q3：レーダー式液面センサーは粉体も測定できますか？

A3：はい。高周波狭光束レーダーは、粉体および粒状材料を貯蔵するサイロで広く使用されています。選定にあたっては、粉塵の存在、測定距離、材料表面の傾き、および反射特性を考慮する必要があります。

Q4：レーダー式水位センサーでも速度を測定できますか？

A4：標準的なレーダー式水位センサは、主に水位を測定します。表面流速の測定には、通常、専用のレーダー式流速センサが必要です。

Q5：レーダー式センサでは、腐食性液体の測定が可能ですか？

A5：可能です。適切な耐腐食性アンテナおよびプロセスシール構成を備えていれば、可能です。ただし、使用する材料との互換性を確保するため、媒体の種類、濃度、温度および圧力を事前に確認する必要があります。

Q6：レーダー式水位センサでは、流量を直接測定できますか？

A6：標準的なレーダー式液面センサーは、液面を直接測定します。開放式流路または河川の流量を測定する際には、通常、液面、流速および断面に関する情報が必要となります。

Q7：レーダーによる液面測定と誘導波レーダーの違いは何ですか？

A7：非接触式レーダーは、自由空間を介して電磁波を伝送します。誘導波レーダーは、プロセス媒体内に挿入される棒、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きます。

Q8：レーダー式液面センサーを PLC に接続することは可能ですか？

A8：はい。モデルによっては、 4-20mA 、 HART 、および RS485 Modbus RTU などのインターフェースを用いて、 PLC 、 DCS 、 RTU 、およびデータ収集システムとの統合が可能である。

結論

レーダー式液面センサーの主な用途は、液体、塊状固体、または水の液面を連続的に測定することである。本センサーは電磁波を用いて、センサーと対象物質の表面との距離を算出し、水処理、化学槽、油の貯蔵、スラリー、水文観測、および粉末・粒状物質用サイロなどにおいて広く用いられている。

レーダーは主に距離およびレベルを測定するものであり、速度、流量、温度、圧力に特化した専用センサーを直接代替するものではありません。適切なレーダーの選定には、処理媒体、最大測定距離、温度、圧力、フォーム、蒸気、粉塵、腐食性、および容器の形状を考慮し、適切な測定周波数、アンテナ、およびプロセス接続方式を決定する必要があります。

METRAVON レーダーレベルセンサーは、さまざまな測定範囲、プロセス接続、および 4-20mA や RS485 Modbus RTU などの工業用インターフェイス用に構成して、貯蔵タンク、水監視システム、バルク固体サイロでの連続レベル測定を行うことができます。