Jaką funkcję pełni antena radarowego przetwornika poziomu? Typy, kąt wiązki i dobór

1. Co właściwie robi antena radarowa?

Antena jest jednym z najważniejszych elementów nadajnika radarowego.

Wykonuje głównie dwie funkcje:

Po pierwsze,Przenosi fale elektromagnetyczne w kierunku powierzchni mierzonego medium.

Po drugie,otrzymuje echa radarowe odbite z powierzchni mierzonego medium.

Jednostka elektroniczna przyrządu oblicza następnie odległość między anteną a powierzchnią średnią na podstawie zależności między przesyłanym sygnałem a sygnałem zwrotnym.

W związku z tym antena nie jest tylko zewnętrznym wyposażeniem lub elementem obudowy.

Struktura anteny ma bezpośredni wpływ na:

• kąt wiązki;

• Zysk sygnału;

• Siła Echo;

• Odporność na zakłócenia;

• wymiary instalacji;

• odporność na temperaturę;

• odporność na korozję;

• Odporność na kondensację i nagromadzenie materiału.

2. Dlaczego większa antenna zwykle produkuje wąski szew?

W przypadku przyrządów radarowych działających w tym samym zakresie częstotliwości większa efektywna apertura anteny generalnie wytwarza węższą wiązkę i większą kierunkowość.

Biorąc jeden produkt radarowy 26 GHz z Endress + Hauser jako przykład:

Antena 40 mm odpowiada kątowi wiązki w przybliżeniu 23 °, natomiast antena 100 mm może zmniejszyć kąt wiązki do około 8 °. W odległości pomiarowej 20 m różnica w średnicy zasięgu wiązki między dwoma wielkościami anteny jest znacząca.

Dane techniczne Siemens dla radarów przemysłowych 25 GHz wykazują podobny związek. W zależności od rozmiaru rogu, typowe kąty belki wynoszą około 19 °, 15 °, 10 ° i 8 °, a producent zaleca stosowanie większej anteny, gdzie pozwalają warunki montażu.

Oznacza to, że w dużych i wąskich zbiornikach:

Im węższa jest belka, tym łatwiej jest unikać ścian czołgów i struktur wewnętrznych.

3. Jaki jest kąt wiązki nadajnika poziomu radarowego?

Kąt wiązki nie oznacza absolutnie braku energii radarowej poza określonym kątem.

Przemysłowe przyrządy radarowe zwykle określają kąt wiązki zgodnie z określoną granicą redukcji energii w obrębie wiązki drogowej, taką jak szerokość wiązki 3 dB.

Nawet poza nominalnym kątem wiązki, może nadal występować jakaś energia radarowa.

Dlatego bardzo silny obiekt odblaskowy znajdujący się w pobliżu krawędzi światła drogowego może nadal generować fałszywe echo.

Dlatego też instalacja radarowa nie powinna być oceniana wyłącznie na podstawie jednej linii środkowej.

Należy uwzględnić cały obszar pokrycia wiązki.

4. Jakie typy Antenny Radar są powszechnie używane?

4. 1 Horn Antenna

Anteny rogowe są jedną z najczęstszych struktur stosowanych w tradycyjnych przemysłowych nadajnikach poziomu radarów.

Typowe cechy obejmują:

• dobra reżyseria;

• Dojrzałe zastosowanie przemysłowe;

• Dostępność w różnych wielkościach przysłony;

• adekwatność większości zbiorników magazynowych;

• Przydatność do stosowania w płynach i niektórych zastosowaniach na stałe w dużych ilościach.

Przy tej samej częstotliwości roboczej większa apertura rogów zazwyczaj zapewnia lepsze możliwości koncentracji.

Typowe zastosowania obejmują:

• Zbiorniki do przechowywania chemikaliów;

• zbiorniki wodne;

• zbiorniki olejowe;

• statków przetwórni;

• Generalne silosy materiałowe.

4. 2 Antenna paraboliczna

Głównymi zaletami anteny parabolicznej są wysokie zyski i silne możliwości koncentracji.

W tradycyjnych nadajnikach radarowych na poziomie 26 GHz dla ciał stałych luzem duże anteny paraboliczne mogą wytwarzać bardzo wąskie wiązki. Są one zatem szczególnie odpowiednie do:

• Silos wysoki;

• wąskie silosy;

• statki o wielu strukturach wewnętrznych;

• substancje stałe luzem o niskiej odblaskowości;

• Wysokopylne zastosowania.

Według danych technicznych Endress + Hauser dla radaru luzem 26 GHz, anteny paraboliczne DN200 i DN250 mogą zapewnić typowe kąty wiązki w przybliżeniu 4 ° i 3. 5% odpowiednio.

4. 3 Rod Antenna

Anteny Rod mają stosunkowo kompaktową strukturę i nadają się do mniejszych połączeń procesowych.

Różne produkty mogą stosować PTFE, PEEK lub inne odporne na korozję materiały.

Są one powszechnie stosowane w:

• małe połączenia procesowe;

• środki korozyjne;

• Zbiorniki magazynowe z ograniczoną przestrzenią instalacyjną.

Jednakże rzeczywistą odporność na temperaturę, odporność na ciśnienie i zgodność chemiczną należy ocenić zgodnie z określonym materiałem anteny.

Nie należy zakładać, że wszystkie anteny prętów są odpowiednie dla każdego środka żrącego.

4. 4 Planar Antenna

Niektóre anteny planarne są specjalnie zaprojektowane do zastosowań w rurociągach.

Na przykład, niektóre produkty radarowe wykorzystują specjalnie zaprojektowaną antenę planarną wraz z metalową rurką, aby poprawić propagację sygnału i stabilność pomiaru echa wewnątrz rury.

Wymagania instalacyjne dla tego typu konstrukcji nie są całkowicie identyczne z wymaganiami tradycyjnego radaru bezprzestrzennego.

4. 5 soczewki lub zintegrowana antena

Wraz z coraz częstszym przyjmowaniem radarów wysokiej częstotliwości, w szczególności radarów 80 GHz, coraz powszechniejsze stają się kompaktowe anteny obiektywu i zintegrowane struktury anteny.

Wyższe częstotliwości umożliwiają osiągnięcie węższych wiązek o mniejszych wymiarach anteny, co sprawia, że anten te nadają się szczególnie do:

• Małe statki;

• małe połączenia procesowe;

• Zbiorniki ze złożonymi strukturami wewnętrznymi;

• Instalacje blisko ściany zbiornika.

5. Dlaczego wybór Antenna jest szczególnie ważne dla pomiaru Bulk- Solid poziomu?

Substancje stałe luzem zachowują się inaczej niż płyny.

Płynna powierzchnia jest zazwyczaj stosunkowo płaska, natomiast masy stałe mogą tworzyć:

• Kąt spoczynku;

• piki materiałowe;

• tłumienie materiałów;

• Nieregularne powierzchnie.

Na przykład, kiedy materiał jest wypełniony z góry, może tworzyć stożkowy stożkowy stożkowy stos.

Gdy materiał jest wydalany z dołu, może powstać depresja w kształcie grzyba.

W takich sytuacjach fale radarowe uderzające w różne obszary powierzchni materiału mogą wywoływać różne odbicia.

W związku z tym zastosowanie silosów o dużej masie wymaga rozważenia nie tylko odległości pomiarowej, ale również:

• gdzie wiązka radarowa jest skierowana;

• kierunek nachylonej powierzchni materiału;

• Czy odbite echo może powrócić do anteny.

W przypadku silosów wysokich węższa belka zazwyczaj ułatwia uniknięcie ścian silosowych i koncentruje pomiar na obszarze docelowym.

6. Czy Antenna powinna się rozciągać poza rozpylaczem?

W przypadku niektórych tradycyjnych produktów radarowych z anteną Horn producenci wymagają, aby róg anteny rozciągnął się poza dyszę montażową lub aby dysza pozostawała w określonych wymiarach. W przeciwnym razie sama dysza montażowa może generować silne fałszywe echa.

Wymóg ten nie może jednak być uogólniony dla wszystkich przyrządów radarowych.

Różne typy radarów, w tym:

• radaru 26 GHz;

• radar 80 GHz;

• Anteny soczewek;

• Anteny prętowe;

może mieć różne dopuszczalne długości dyszy mocującej.

W związku z tym podczas udzielania zamówień na projekty dostawcy należy dostarczyć oba następujące parametry:

Średnica połączenia procesowego + wysokość dyszy montażowej.

7. Czy krople wody na Radar Antenna Pomiar wpływu?

Efekt zależy od ciężkości kondensacji.

Sam Radar nie jest szczególnie wrażliwy na zmiany wilgotności otoczenia. Jeżeli jednak duża ilość kondensacji bezpośrednio pokrywa powierzchnię anteny, może ona:

• Aktywować sygnał radarowy;

• Zmiana charakterystyki promieniowania anteny;

• Generuj dodatkowe echo pola bliskiego.

Ciężkie nagromadzenie się bardzo lepkich mediów może spowodować podobne problemy.

W związku z tym, w przypadku gdy spodziewana jest ciężka kondensacja, krystalizacja lub nagromadzenie materiału, podczas wyboru modelu należy uwzględnić następujące czynniki:

• Konstrukcja powierzchni anteny;

• Materiał antenny;

• czy można zastosować system oczyszczania powietrza;

• kąt instalacji;

• Czy wymagana jest struktura izolacyjna.

8. Jak należy wybrać Antennę Radar?

Należy podać co najmniej następujące informacje dotyczące stanu operacyjnego:

FAQ

Q1: Czy większa antena radarowa zawsze jest lepsza?

A:W tym samym paśmie częstotliwości większa antena może generalnie zapewnić węższą wiązkę i większy przyrost. Należy jednak również uwzględnić przestrzeń instalacyjną, wymiary połączeń procesowych oraz warunki eksploatacji.

P2: Co jest lepsze, antena rogu lub antena paraboliczna?

A:Ani ogólnie nie jest lepiej. Anteny rogowe są powszechnie stosowane w konwencjonalnych zbiornikach, podczas gdy anten paraboliczne mogą być bardziej odpowiednie dla dużych lub wysokich silosów i zastosowań wymagających węższej wiązki.

P3: Dlaczego nadajniki radarowe 26 GHz często używają stosunkowo dużych anten?

A:W innych podobnych warunkach, zwiększenie skuteczności apertury anteny może jeszcze bardziej zmniejszyć kąt wiązki i poprawić zdolność koncentracji.

P4: Czy antena radarowa może mieć kontakt z cieczą?

A:Radar niekontaktowy z wolnej przestrzeni zwykle nie musi kontaktować się z mierzonym medium podczas pracy. Ciągłe zanurzanie anteny nie jest uważane za normalne warunki pracy dla większości konwencjonalnych niekontaktowych przyrządów radarowych. Należy sprawdzić szczegółową dokumentację modelu.

P5: Czy pył na antenie radarowej spowoduje niedokładne pomiary?

A:Lekka warstwa pyłu nie może mieć natychmiastowego wpływu na pomiar, ale ciężka akumulacja pyłu może osłabić echo skuteczne. W związku z tym wnioski dotyczące ciężkiego pyłu powinny uwzględniać oczyszczanie powietrza i okresowe kontrole.

P6: Który typ anteny nadaje się do małego połączenia procesowego?

A:Można często brać pod uwagę kompaktowe anteny prętów, anteny soczewek lub projekty radarów wysokiej częstotliwości. Ostateczny wybór powinien nadal opierać się na wymiarach dyszy, zakresie pomiarowym i rzeczywistych warunkach pracy.

P7: Czy mniejszy kąt wiązki zawsze jest lepszy?

A:Promienie wąskie zapewniają wyraźne korzyści w złożonych i ograniczonych statkach, ale wybór radarów musi również uwzględniać odbicie średnie, zakres pomiarowy i strukturę instalacji.

P8: Jakie informacje METRAVON potrzebuje do potwierdzenia poprawnej anteny radarowej?

A:Najlepiej jest dostarczyć rysunki zbiornika lub zdjęcia instalacji polowej wraz z rozmiarem połączenia procesowego, zakresem pomiaru, strukturami wewnętrznymi i parametrami średnimi, a nie tylko wysokością zbiornika.

Wniosek

Antena nadajnika poziomu radaru określa znacznie więcej niż wygląd zewnętrzny przyrządu. Bezpośrednio wpływa na kierunkowskaz fal radarowych, wskaźnik szumów sygnałowych oraz zdolność przyrządu do identyfikacji właściwego celu w zbiornikach złożonych.

Logika wyboru anten różni się w przypadku zwykłych zbiorników do przechowywania cieczy, środków żrących, silosów wysokopyłowych i wąskich naczyń.

Przy wyborze nadajnika poziomu radarowego METRAVON zaleca ocenę częstotliwości pracy, typu anteny, kąta wiązki i struktury instalacji jako zintegrowanego systemu, zamiast porównywania jedynie maksymalnego zakresu pomiarowego i dokładności nominalnej.

Zasoby powiązane

Liczniki poziomu radaru · Pomiar poziomu

Autor: Arvin · Source: METRAVON Instruments