レーダーレベル計の種類：方式・アンテナ・用途別の選定

工程概要：

型レーダーレベルトランスミッターは、タンク、反応炉、サイロ、およびバルク材処理プロセスに使用される非接触式連続レベル計です。工程上の選定では、測定原理、動作周波数、精度等級、アンテナタイプ、測定対象媒体、およびプロセス条件を明確に考慮する必要があります。異なるレーダー型は、ビーム角、測定範囲、遮蔽距離、ビルドアップ感度、および内部構造を回避して動作する能力において差異があります。

目次

• レーダーレベルトランスミッターとは？

• レーダー式レベル測定法はどのように動作するか？

• レーダー液面送信機の主な特徴 レーダーレベル送信機はどのように分類されるか？

• 測定原理に基づく分類

• 動作周波数による分類

• 精度別分類

• アンテナタイプ別分類：

• 測定媒体に基づく分類

• 異なるタイプのレーダーを比較する方法

• 典型的な産業用途：

• レーダーレベル選択ガイド

• 設置に関する留意事項

• FAQ

レーダーレベルトランスミッターとは？

レーダーレベルトランスミッター（またはレーダーレベル計）は、マイクロ波電磁エネルギーを用いて液体の液位またはバルク固体の液位を測定する装置です。自由空間レーダーは通常、製品表面の上部に設置され、測定アンテナをプロセス媒体中に浸漬する必要はありません。

典型的な用途には、貯蔵タンク、化学プロセス用容器、反応器、水槽、サイロ、粉体・粒状物、および複雑な産業プロセスなどがあります。

レーダー式液位測定法はどのように動作するか？

マイクロ波伝送 → 製品表面反射 → エコー受信 → 信号処理 → 距離計算 → レベル換算

パルス型時間飛行レーダ用：

d = c × t / 2

E空参照距離を用いると、材料レベルは次のように表すことができます：

H = E − d

レーダーはまず距離を測定し、その後、容器の構成に応じてその距離をレベル、パーセンテージ、または体積に変換します。

レーダーレベル送信機の主な特徴：

1. 非接触式測定：

自由空間レーダーは、一部の接触式技術に伴う直接的なプロセス接触、機械的摩耗、腐食暴露、汚染、およびメンテナンスを低減します。

2。

浮体式または機械式の垂直測定システムとは異なり、レーダーには通常、連続的に移動する機械式測定装置が搭載されていません。

3. 多様な困難なプロセス環境に対応可能

レーダーは、蒸気、粉塵、温度変化、圧力変化、攪拌、および不規則な固体表面を含む環境で適用可能です。ただし、極端な温度・圧力、厚い泡、重度の凝縮、および濃密な粉塵が存在する場合には、モデル固有の評価が依然として必要となります。

4。液体およびバルク固体に適用可能：

周波数、アンテナ、および信号処理の特性に応じて、レーダーは水、産業用液体、油類、化学物質、スラリー、粉体、ペレット、鉱物製品、セメント、穀物などに対して使用できます。

レーダー式液面送信機はどのように分類されますか？

1. 測定原理に基づく

2. 動作周波数に基づく

3. 精度等級に基づく

4. アンテナタイプに基づく

5. 測定対象媒体に基づく

6. 産業用途に基づく

1. 測定原理に基づく分類

パルスレーダー

パルスレーダーは、短いマイクロ波パルスを送信し、その伝播時間から距離を算出する。

FMCWレーダー

「FMCW」は「」を表す。 周波数変調連続波レーダーは継続的に送信周波数を変更し、現在の送信信号と遅延された反射信号との間の周波数差から目標までの距離を算出します。

動作周波数と測定原理は異なる概念である。「26 GHz」という記述だけでは、特定の計測装置がパルスレーダーであるか、あるいはFMCWレーダーであるかは示さない。

2. 動作周波数による分類

26 GHzレーダー

26 GHzレーダーは、貯水池、廃水貯留槽、化学物質の貯蔵施設、油槽、および多くの一般的な塊状固体用サイロなどにおいて広く用いられている成熟した技術である。

（80 GHzレーダー）および

（80 GHzミリ波レーダー）は、適切なアンテナ設計により狭いビームを形成できるため、小型船、反応器、狭い設置空間、および複雑な固体材料を収納するシロなどに適しています。

120 GHzおよびその他の高周波レーダー；

高周波ミリ波レーダーは、より小型のアンテナやより狭いビームを実現できますが、実際の性能は依然としてアンテナ設計、FMCW帯域幅、媒体の反射率、信号処理、および設置条件に依存します。

高い周波数がすべての性能パラメータの優れた状態を意味するわけではありません。

3. 精度別分類：

— 産業用レーダー；

— 産業用レーダー：このレーダーは、alarms、ポンプ制御、プロセス運転、および在庫傾向のための安定した連続測定を重点的に実現します。

高精度または管理目的向けレーダー。

より高精度なレーダーは、在庫管理や特定のタンク計測用途など、再現性および測定不確かさの要件がより厳しい場面で使用可能です。正式な管理権移転用途については、認証および適用される規制に準拠する必要があります。

4．アンテナの種類による分類。

ホーン型アンテナ。

ホーンアンテナは、優れた方向性を備えた成熟した設計です。同じ周波数において、アンテナの開口径を拡大すると、通常、ビーム幅が狭くなります。典型的な応用例には、従来型のタンクや一部の大型サイロなどがあります。高密度の堆積物や付着性のある製品については、特別な配慮が求められます。

パラボリックアンテナ、

パラボリックアンテナは、強力な方向性と集中エネルギーを実現しており、長距離伝送や困難な固体材料処理用途に適しています。これらのアンテナの大きな物理的サイズおよび信号蓄積の可能性を考慮する必要があります。

アレイアンテナおよび

アレイアンテナは、複数の放射素子を用いてビームを制御します。これらは、小型化と狭範囲ビーム性能が求められる現代のミリ波レーダーで一般的に採用されています。

レンズまたは平面アンテナおよび

レンズまたは平面型設計は、80 GHz以上の周波数帯域のレーダーで一般的です。これらの設計は、小型のプロセス接続、狭範囲ビーム、および小型の機械的外観を実現します。プロセス媒体における材料の互換性を確認してください。

異なるアンテナはどのように比較すべきですか？

5. 測定対象媒体別分類

液体レーダーレベル測定

代表的な媒体には、水、産業用液体、油、化学物質、廃水、スラリーなどがあります。重要な要因には、誘電特性、泡、蒸気、攪拌、温度、圧力などがあります。

バルク固体用レーダー式レベル計測装置。

代表的な適用製品には、セメント、鉱物粉末、石炭、灰分、穀物、プラスチックペレットなどがあります。固体材料では、休止角、円錐状の堆積物、漏斗状の表面、粉塵、壁面への堆積、および反射幾何構造の変化が生じます。

異なるタイプのレーダーを比較する方法：

（典型的な産業用途）を用いて評価してください。

1. セメント・鉱山用サイロ

現場条件：大量の粉塵、不規則な表面、大きなサイロ高さ、粉塵の蓄積、および充填による影響。

レーダーレベルトランスミッター → RS485、Modbus RTU / 4-20 mA → mA → PLC、

2. 化学タンクおよび反応器 →

現場条件：腐食性媒体、蒸気、温度、圧力、攪拌および内部構造。

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

3. 粉末およびバルク原材料用シロ

選定にあたっては、ビーム角、シロの高さ、粉塵状態、充填位置および材料表面の幾何学的形状を考慮してください。

4. 油および産業用液体貯蔵タンク

容器のサイズ、プロセス温度、圧力、媒体の特性および精度要件に基づいて選定してください。

5. 多シロリモートモニタリング

複数のレーダーレベルトランスミッター → RS485 / RTU → 産業用ゲートウェイ → 4G / Ethernet → SCADA / IoT

レーダーレベル選択ガイド

設置に関する考慮事項

充填流を避けること

充填流は強い動的エコーを生じる可能性があります。

内部障害物を避けること

パイプ、梯子、攪拌機、梁などは固定反射を生じる可能性があります。

設置位置を決定するためのビーム角度の利用

すべてのレーダーに同一の固定タンク–壁間距離を適用しないでください。実際のビーム角および測定距離を適用してください。

ノズルの幾何学的形状を確認する

短く細いノズルは追加の反射を引き起こす可能性があります。対象製品の設置要件に従って操作してください。

フォールスエコー抑制機能を投入する

必要に応じて、フォールスエコーマッピング、ダンピングおよびアプリケーションモード設定を適用してください。

FAQ

Q1：レーダーレベルトランシーバとレーダーレベル計の違いは何ですか？

「レーダーレベルトランシーバ」は、プロセス信号を出力する産業用計器に一般的に用いられるのに対し、「レーダーレベル計」はより広範な用語です。実際には、用語の使い方は業界によって異なります。

Q2：レーダーは温度や圧力の影響を受けませんか？

No。レーダーの伝播特性は、多くの気相状態の変化に対して比較的不感性ですが、プロセス接続部、シール、アンテナおよび電子機器には依然として温度および圧力に関する制限があります。

Q3：80 GHzは常に26 GHzよりも優れているのでしょうか？

No。80 GHzでは通常、より狭いビームとより小型のプロセス接続部が実現できるのに対し、26 GHzは多くの従来型タンクや産業プロセスに依然として適しています。

Q4：ホーンアンテナとアレイアンテナのどちらが優れているでしょうか？

どちらの手法も普遍的に優れているわけではありません。選択は、動作周波数、測定範囲、容器の幾何学的形状、プロセス接続、および堆積リスクに依存します。

Q5：レーダーでセメントおよび鉱物粉末を測定できますか？

はい、ただし選定にあたっては、粉塵、休止角、サイロの高さ、誘電特性、および堆積リスクを考慮する必要があります。

Q6：攪拌式タンク内でのレーダーによる測定が可能ですか？

はい。設置位置が強力な障害物を回避しており、計測機器に適切なエコー抑制およびダンピング機能が搭載されている場合に適用されます。

Q7：プロセス用レーダーと高精度レーダーの違いは何ですか？

プロセス用レーダーは安定した連続測定を最優先にします。一方、高精度レーダーは測定の再現性および測定不確かさに重点を置きます。

Q8：レーダーレベルトランスミッターをPLCに直接接続することは可能ですか？

はい。利用可能な4-20 mA、mA、HART、またはRS485、Modbus RTUインターフェースに応じて異なります。

Q9：複雑な固体物を貯蔵するサイロでは、どのレーダーを優先して選定すべきですか？

狭ビーム高周波レーダーは、事前に検討する価値があることが多いですが、最終的な選定は製品および設置環境に依存します。

Q10：レーダーの選定において、最も重要な単一のパラメータは何ですか？

一つの単一パラメータではありません。測定媒体、範囲、ビーム角、温度、圧力、アンテナ、設置位置および通信インターフェースを統合的に考慮する必要があります。

結論

レーダー液位測定法は、タンク、反応器、サイロおよびバルク材処理プロセス向けの成熟した非接触式測定技術です。適切な選定には、測定原理、動作周波数、精度クラス、アンテナ構造、製造条件およびシステムインターフェースを応用用途に合わせて調整することが必要です。

METRAVON：レーダー式レベル計測装置の選定。

プロジェクト評価のため、以下の情報を提供してください。装置名、媒体の種類（液体または固体）、最大測定範囲、容器の寸法、温度、圧力、粉塵、フォーム、蒸気、凝縮状態、容器内装、プロセス接続、通信要件、および現場写真または容器の図面。