FMCW Radar vs. Czujniki poziomu radaru: zasady, różnice i przewodnik wyboru

FMCW radar wolnej przestrzeni i radar fal kierowanych są szeroko stosowane do ciągłego pomiaru poziomu przemysłowego, ale ich metody propagacji sygnałów są zasadniczo różne.Radar FMCW przenosi często modulowane fale elektromagnetyczne przez wolną przestrzeń bez kontaktu z medium procesowym, podczas gdy radar falowy kieruje impulsy mikrofalowe wzdłuż pręta, kabla lub sondy koncentrycznej.Wybór powinien zatem opierać się na właściwościach mediów, stałej dielektrycznej, geometrii zbiornika, pianie, nagromadzeniu, zakresie pomiaru oraz wymogach dotyczących pomiaru interfejsów, a nie wyłącznie częstotliwości.

1. Główna różnica między Radar FMCW i Radar FALE

Radar FMCW Free- Space

Ścieżka sygnału:Antenna → Wolna przestrzeń → Powierzchnia produktu → Odbite echo

Technologia pomiaru bez kontaktu. Nowoczesne przyrządy 80GHz FMCW mogą zapewnić wąskie ogniskowanie wiązki dla cieczy, proszków, granulek i naczyń o złożonych strukturach wewnętrznych.

Radar z przewodnikiem (GWR)

Ścieżka sygnału:Nadajnik → Rod / kabel / sonda koncentryczna → Powierzchnia produktu → Zwrócone echo

Technika pomiaru kontaktu zwykle oparta na odblasku domen czasowych, odpowiednia do poziomu cieczy, wybranych aplikacji stałych i pomiaru interfejsu ciekłego.

2. Jak działa pomiar poziomu radaru FMCW?

FMCW oznaczaCzęstotliwość modulowana ciągła fala. Przyrząd stale przekazuje sygnał radarowy, którego częstotliwość zmienia się z czasem. Sygnał odbity powraca do anteny po opóźnieniu propagacji. Ponieważ transmitowana częstotliwość stale się zmienia, istnieje różnica częstotliwości Δf pomiędzy prądem przesyłanym sygnałem a opóźnionym odebranym sygnałem. Elektronika analizuje tę różnicę w celu określenia odległości od powierzchni produktu.

Ważne:FMCW jest zasadą zakresu, a nie pasmem częstotliwości. Wiele nowoczesnych przemysłowych przyrządów radarowych wykorzystuje w przybliżeniu technologię 80GHz FMCW, ale sam FMCW może działać na różnych częstotliwościach radarowych.

3. Dlaczego 80GHz FMCW Radar jest szeroko stosowany?

Szew wąski

Wysoka częstotliwość w połączeniu z odpowiednią anteną może zapewnić wąską belkę, która pomaga uniknąć ścian naczynia, rur, podparcia i agitatorów.

Kompaktowe połączenia procesowe

Dobre ogniskowanie można osiągnąć za pomocą stosunkowo kompaktowych anten, które są przydatne przy ograniczonej przestrzeni lub wielkości dyszy.

Pomiar substancji stałych luzem

Nadaje się do cementu, proszku mineralnego, ziarna, granulek z tworzyw sztucznych i innych substancji stałych luzem, gdzie wąskie ogniskowanie wiązki zmniejsza zakłócenia.

Projektowanie styków

W produkcie nie zanurza się sondy, która jest przydatna do korozji, lepkości, krystalizacji lub powlekania.

80GHz nie oznacza, że każdy przyrząd ma stały kąt wiązki 3 ° lub dokładność ± 1 mm. Kąt wiązki, dokładność, zakres, temperatura procesu i wartości ciśnienia zależą od konstrukcji anteny i przyrządu.

4. Jak działa Radar Wave?

Radar fal z przewodnikiem, zwany równieżRadar GWR lub TDR, uruchamia impulsy mikrofalowe wysokiej częstotliwości w metalowy pręt, kabel lub sondę koncentryczną. Puls porusza się wzdłuż sondy i jest częściowo odbity, gdy osiąga punkt, w którym zmienia się stała dielektryczna.

Instrument mierzy czas podróży odbitego impulsu i oblicza odległość od połączenia procesu z powierzchnią produktu. Ponieważ energia mikrofalowa jest prowadzona wzdłuż sondy, ścieżka pomiarowa jest skoncentrowana i może być mniej wrażliwa na geometrię naczynia, turbulencje i niektóre warunki piankowe.

5. FMCW Free- Kosmiczny Radar vs. Radar fal z przewodnikiem

6. Kiedy FMCW Free- Kosmiczny Radar powinien być oceniony najpierw?

Środki barwiące

Radar niekontaktowy jest atrakcyjny, gdy sonda nie powinna pozostać zanurzona w nośniku łatwo pokrywającym lub krystalizującym.

Substancje stałe luzem

Cement, proszek mineralny, ziarno, popiół lotny, kruszywa i granulki są typowymi zastosowaniami radaru wolnego miejsca.

Kompleksowe pokłady statków

Przydatna jest wąska belka 80GHz, w której należy unikać podpór, cewek, rur lub pobliskich ścian statku.

Produkty korozyjne

Konstrukcja bezkontaktowa redukuje zanurzone komponenty, chociaż nadal należy sprawdzać kompatybilność materiału z anteną i połączeniem procesowym.

7. Kiedy należy najpierw ocenić radar z przewodnikiem?

Niskie - Dielektryczne płyny

W przypadku niektórych węglowodorów, olejów i rozpuszczalników organicznych o słabym odbiciu można rozważyć wysoką czułość GWR z odpowiednią sondą.

Interfejs płynny

Olejek / woda i inne ciecze stratyfikowane o wystarczającym kontraście dielektrycznym są typowymi zastosowaniami radarów falowych.

Wąskie komory i bajki

Rod i sondy koncentryczne mogą prowadzić energię mikrofalową przez ograniczoną przestrzeń pomiarową.

Turbulencja i niektóre zastosowania piankowe

Propagowanie z przewodem może zapewnić stabilne echa w wielu burzliwych lub piankowych zastosowaniach, chociaż właściwości pianki muszą być nadal brane pod uwagę.

8. FMCW czy Radar Wave dla Piany?

Piana nie powinna być klasyfikowana jedynie jako obecna lub nieobecna. Jego wpływ zależy od grubości, gęstości, zawartości cieczy i właściwości dielektrycznych.

Radar fal z przewodnikiem może często kontynuować wzdłuż sondy i zidentyfikować ciecz pod światłem lub umiarkowaną pianą. Jednak bardzo gęsta lub wysokodielektryczna piana może generować własne odbicie, co powoduje, że urządzenie wykrywa powierzchnię piany lub inny interfejs.

Radar FMCW musi być również oceniony zgodnie ze specyficzną strukturą nośnika i pianki. Nie jest technicznie właściwe założenie, że 80GHz automatycznie zapewnia większą penetrację przez całą pianę.

9. Dlaczego Radar Wave z przewodnikiem jest przydatny do pomiaru interfejsu?

Gdy impuls radarowy dociera do powierzchni górnego płynu, część sygnału odbija się, podczas gdy pozostała energia pozostaje w sondzie. Jeżeli poniżej znajduje się druga ciecz o wystarczająco innej stałej dielektrycznej, może wystąpić inne odbicie w interfejsie ciekłym.

Identyfikując oba echa, nadajnik może określić całkowity poziom i pozycję interfejsu. Olejek / woda i niskodielektryczne organiczne systemy płynne / wodne są częstym przykładem.

Uwaga:Nie każdy system dwupłynny nadaje się do pomiaru interfejsu. Stała dielektryczna, kontrast dielektryczny, grubość emulsji i konstrukcja sondy mają wpływ na wydajność.

10. Szybki przewodnik wyboru

11. Informacje wymagane przed wyborem

Średni

Nazwa produktu
Płynne lub stałe
Właściwości dielektryczne
Lepkość
Tendencja do krystalizacji lub powlekania

Statek

Wysokość zbiornika
Średnica
Rozmiar dyszy
Struktury wewnętrzne
Agitator lub komora obejściowa

Warunki procesu

Temperatura
Ciśnienie
Vapor
Pianka
Pył
Turbulencje powierzchniowe

Wymogi dotyczące pomiaru

Zakres
Dokładność
Pomiar interfejsu
4- 20mA / HART lub RS485
Wymagania dotyczące obszarów niebezpiecznych

& nbsp; FAQ

1. Czy radar FMCW jest zawsze 80GHz?

Nie. FMCW opisuje często modulowaną ciągłą falę, a nie pasmo częstotliwości. Radar FMCW około 80GHz jest szeroko stosowany w nowoczesnych pomiarach poziomu przemysłowego, ale FMCW może działać na różnych częstotliwościach.

2. Jaka jest różnica między FMCW a radarem pulsacyjnym?

Radar impulsowy zwykle określa odległość od czasu podróży w obie strony impulsów radarowych. FMCW stale sprawdza częstotliwość i określa odległość od różnicy częstotliwości między sygnałami przesyłanymi i odbieranymi. Oba mogą zapewnić niezawodny pomiar poziomu przemysłowego.

3. Czy każdy radar fal z przewodem wymaga metalowej płyty startowej?

Nie. Wymagania dotyczące instalacji zależą od sondy, połączenia procesowego i konstrukcji nadajnika. Metalowa płyta mocowana nie powinna być traktowana jako uniwersalny wymóg GWR.

4. Czy radar fal może mierzyć poziom cieczy pod pianką?

W wielu lekkich do umiarkowanych zastosowaniach może, ale wydajność zależy od właściwości dielektrycznych i gęstości piany. Gęsta piana może stworzyć własne odbicie.

5. Czy radar 80GHz może mierzyć płyny niskodielektryczne?

Może być oceniana, ale niska stała dielektryczna zwykle wytwarza słabsze odbicie powierzchni. Należy zatem uwzględnić zakres pomiarowy, projekt anteny, warunki produktu i wrażliwość nadajnika.

6. Czy radar fal kierowanych nadaje się do pomiaru interfejsu oleju-woda?

Tak. Woda oleista i inne ciecze stratyfikowane o wystarczającym kontraście dielektrycznym to wspólne zastosowania interfejsu GWR. Grube warstwy emulsji mogą utrudniać wykrywanie interfejsu.

7. Który radar jest lepszy dla ciał stałych?

Duży cement, proszek mineralny, ziarno i podobne silosy zwykle faworyzują radar 80GHz. GWR może być stosowany w wybranych zastosowaniach stałych, ale należy rozważyć załadunek sondy, ścieranie i nagromadzenie.

8. Która technologia jest lepsza dla płynów o wysokiej lepkości?

Jeżeli istnieje prawdopodobieństwo, że produkt wytworzy ciężki nagromadzenie na sondzie zanurzonej, radar FMCW bez kontaktu jest zwykle oceniony jako pierwszy. Jeżeli lepkość jest umiarkowana i wymagany jest pomiar interfejsu, radar fal z przewodem może być nadal odpowiedni.

9. Jakie informacje METRAVON potrzebuje, aby wybrać radar FMCW lub z przewodem?

Proszę podać podłoże, zakres pomiarowy, właściwości dielektryczne, temperaturę, ciśnienie, pianę, nagromadzenie, strukturę naczynia, rozmiar dyszy i czy wymagany jest pomiar interfejsu.

Wniosek

Głównymi mocami radaru wolnego obszaru kosmicznego FMCW są: pomiar bezkontaktowy, ogniskowanie wiązki wąskiej, długi zakres pomiarowy oraz szeroka przydatność dla ciał stałych i złożonych statków. Radar falowy z przewodnikiem zapewnia określoną ścieżkę mikrofalową wzdłuż sondy i oferuje szczególne korzyści dla mediów niskodielektrycznych, ograniczonych geometrii i pomiaru interfejsu ciekłego.

Te dwie technologie mają charakter komplementarny, a nie bezpośredni. Radar 80GHz FMCW jest często oceniany jako pierwszy dla lepkich lub powłok, długich zakresów i masowych ciał stałych, podczas gdy radar falowy z przewodem jest szczególnie przydatny do pomiaru interfejsów, wybranych płynów niskodielektrycznych, komór obejściowych i geometrycznie ograniczonych zastosowań.

METRAVON zaleca potwierdzenie medium procesowego, zakres, właściwości dielektryczne, temperatura, ciśnienie, piana, nagromadzenie, wewnętrzne jednostki statku i dostępne połączenie procesowe przed wyborem technologii radarowej.