Tipos de instrumentos de medição de nível por radar

Tipos de instrumentos de nível por radar: Guia de seleção de radares sem contato, FMCW e de ondas guiadas.

Os instrumentos de nível por radar utilizam ondas eletromagnéticas de alta frequência para medir a posição de superfícies de líquidos ou de sólidos em estado granular. São amplamente utilizados para medição contínua de nível em tanques industriais de armazenamento, vasos de processo e silos de sólidos em estado granular.

Do ponto de vista do método de medição, a tecnologia de nível por radar pode, em geral, ser dividida em duas categorias principais:radar sem contatoeradar de ondas guiadas (GWR).O radar sem contato transmite ondas eletromagnéticas através do espaço livre acima do meio, enquanto o radar por ondas guiadas direciona pulsos de radar ao longo de uma haste, cabo ou sonda coaxial.

Essas duas categorias podem ser ainda classificadas com base na tecnologia de sinal, na frequência de operação, na construção da antena e no design da sonda.

1. Quais são os dois principais tipos de instrumentos de nível por radar?

Categoria:	– Radar sem contato;	– Radar de onda guiada;
– Propagação de sinais;	– Ondas eletromagnéticas que se propagam pelo espaço livre no interior do vaso.	Os pulsos de radar propagam-se ao longo de uma sonda metálica:
– Contato com o meio;	– Sem contato, normalmente;	– A haste ou cabo entra em contato com o meio;
– Configuração típica de instalação;	– Montada na parte superior de um tanque ou silo;	– Montada na parte superior, com a sonda se estendendo no interior do recipiente;
– Meios típicos:	– Líquidos, polpas, pós, grânulos e sólidos em massa;	– Líquidos, polpas selecionadas e sólidos. e interfaces líquido-líquido
Principais características	Sem contato, manutenção relativamente baixa e instalação flexível	O sinal é concentrado ao longo da sonda e pode ser adequado para superfícies complexas selecionadas e aplicações de interface

2. O que é um instrumento de nível por radar sem contato?

Um instrumento de nível por radar sem contato, também denominado radar em espaço livre, é normalmente instalado na parte superior de um tanque ou silo. Sua antena transmite ondas eletromagnéticas em direção à superfície do material.

Essas ondas eletromagnéticas propagam-se pelo espaço livre acima do meio, refletem na superfície do líquido ou do sólido e retornam à antena. O instrumento analisa a relação temporal ou de frequência entre os sinais transmitidos e os sinais refletidos para calcular a distância e convertê-la em nível.

Os designs comuns de antenas incluem antenas em chifre, antenas com lente e antenas de processo encapsulado. O design adequado depende da frequência de operação, do meio de processo, da temperatura, da pressão e do grau de corrosividade.

3. De que forma os instrumentos de radar sem contato são classificados segundo a tecnologia de sinal?

Do ponto de vista do processamento de sinais, o radar sem contato pode ser classificado principalmente em radar de pulso.eFMCW radar.

3.1. Instrumentos de Nível de Radar de Pulso

O radar de pulso emite periodicamente pulsos curtos de micro-ondas e recebe os reflexos provenientes da superfície do material. A distância é calculada com base no tempo de ida e volta do pulso.

Distância = Velocidade da onda eletromagnética × Tempo de ida e volta ÷ 2

O radar de pulso possui um longo histórico de uso industrial e pode ser aplicado tanto a líquidos quanto a sólidos em massa. O desempenho real depende da frequência, do projeto da antena, do processamento de sinal e das condições de instalação.

3.2. FMCW Instrumentos de Nível por Radar

FMCW refere-se à técnica de Ondas Contínuas Moduladas em Frequência. Durante cada varredura de frequência, o instrumento altera continuamente a frequência transmitida. O eco refletido apresenta uma diferença de frequência em relação ao sinal transmitido no momento.

Essa diferença de frequência está relacionada à distância do alvo, permitindo que o instrumento determine a posição da superfície do material por meio de processamento digital de sinais. A tecnologia FMCW é amplamente utilizada em instrumentos modernos de radar sem contato de alta frequência.

Radar de Pulso

determina a distância com base no tempo de viagem de pulsos curtos de micro-ondas.

FMCW Radar

Determina a distância em função da diferença de frequência entre os sinais transmitidos e refletidos.

| 4. Os instrumentos de nível por radar também podem ser classificados por frequência?

Sim. Os produtos de radar industrial sem contato estão disponíveis em diferentes faixas de frequência, incluindo o radar tradicional de baixa frequência, aproximadamente entre 24 e 26GHz radar e tecnologias modernas de alta frequência, como 60 GHz e 80GHz radar.

A frequência de operação influencia o comprimento de onda, o tamanho da antena e as características do feixe. Com um tamanho de antena semelhante, um radar de frequência mais elevada pode, em geral, gerar um feixe mais estreito, o que pode ser útil em embarcações de pequeno porte, noz longos, tanques com obstáculos internos e silos de material maciço.

A frequência é apenas um dos fatores de seleção; devem também ser considerados a refletividade média, a condensação, a presença de espuma, o acúmulo de material, a geometria de instalação e as condições do processo.

5. Que tipo de radar é este?80GHz Transmissor de Nível por Radar?

80GHz O radar pertence à categoria de radares de alta frequência sem contato. A tecnologia industrial moderna 80GHz Produtos que são comumente utilizados FMCW tecnologia que combina alta frequência, comprimento de onda curto e feixe relativamente estreito para medição de nível em líquidos e em sólidos em massa.

O feixe estreito pode reduzir as interferências provenientes das paredes do navio, vigas, tubulações e outras estruturas internas. Como resultado,80GHz O radar é amplamente utilizado em tanques químicos, sistemas de tratamento de água, vasos de processo compactos e silos para materiais em pó ou granulares.

O ângulo da feixe, o intervalo de medição, a precisão e as especificações de temperatura ou pressão de operação são parâmetros específicos de cada produto e devem ser confirmados na ficha técnica do modelo selecionado.

6. O que é o radar de ondas guiadas?

O radar de ondas guiadas, ou GWR, baseia-se na tecnologia TDR (Refletometria no Domínio do Tempo).

O instrumento é normalmente instalado na parte superior do recipiente, com uma haste metálica, um cabo ou uma sonda coaxial que se estende no interior do processo. Os pulsos de radar propagam-se ao longo da sonda. Quando o sinal atinge a superfície do material, a alteração nas propriedades dielétricas faz com que parte do sinal seja refletida de volta ao longo da sonda.

O instrumento determina a posição do material com base no tempo de ida e volta do pulso de radar. O comprimento da sonda é selecionado conforme o alcance de medição e a geometria da embarcação, e não precisa necessariamente atingir o fundo da embarcação em todas as aplicações.

7. Como o radar de ondas guiadas é classificado conforme o tipo de sonda?

O radar de ondas guiadas pode ser ainda classificado de acordo com o design da sonda, incluindo sondas em barra, em cabo e coaxiais.

Sonda em Barra – GWR

Emprega uma haste metálica rígida e é adequado para diversas aplicações com líquidos em alcance curto a médio, bem como para certos tipos de sólidos.

Sonda por cabo – GWR

Emprega um cabo flexível e é indicada para vasos de maior altura ou intervalos de medição mais extensos, considerando o movimento da sonda, a tensão e as estruturas internas.

Sonda coaxial – GWR

Emprega uma estrutura de sonda coaxial para proporcionar um caminho de sinal mais concentrado, sendo frequentemente aplicada a líquidos selecionados e a condições de medição mais exigentes.

Alguns produtos de radar de ondas guiadas também utilizam estruturas de sonda especiais, como duplas hastes, duplos cabos ou outras configurações específicas. A seleção depende do tipo de meio, alcance, propriedades dielétricas, viscosidade, presença de espuma, estrutura interna e condições de instalação mecânica.

8. Por que o radar de ondas guiadas é adequado para medições de interface?

Quando dois líquidos imiscíveis formam camadas separadas, a alteração dielétrica entre o líquido superior e o líquido inferior pode gerar uma segunda reflexão em radar. Alguns instrumentos de radar baseados em ondas guiadas são capazes de analisar tanto a superfície do líquido superior quanto a interface líquido-líquido. A medição da interface

000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000Deve-se, portanto, selecionar um modelo especificamente projetado para medição de interfaces.

9. Qual é a diferença entre o radar sem contato e o radar de ondas guiadas?

Item de comparação	Radar sem contato	\| Radar de onda guiada
\| Contato com o meio	\| A antena permanece normalmente acima do meio	\| A haste ou cabo entra no meio de processo
\| Caminho de propagação	\| Espaço livre	\| Ao longo de uma sonda
Obstáculos internos	A montagem deve minimizar reflexos provenientes de paredes, vigas e outras estruturas	O sinal deve estar concentrado ao longo da sonda, mas a própria sonda deve manter-se livre de estruturas metálicas internas
Agitadores	Pode frequentemente ser evitado mediante a escolha de uma posição de montagem adequada.	Deve-se avaliar o risco de contato mecânico entre a sonda e o agitador.
Medição na interface.	Normalmente mede a superfície de processo mais superior.	Os modelos selecionados suportam a medição da interface líquido-líquido.
Manutenção:	A construção sem contato geralmente reduz a necessidade de manutenção.	Devem ser considerados o acúmulo na sonda, o carregamento mecânico e a adesão ao processo.

10. O radar sem contato é afetado por poeira, temperatura e vapor? O radar

utiliza ondas eletromagnéticas, de modo que variações na temperatura e na pressão do ar não provocam erros de distância decorrentes de alterações na velocidade do som — ao contrário do que ocorre nas medições ultrassônicas. Além disso, esse tipo de radar geralmente oferece um amplo intervalo de operação em ambientes poluídos por poeira e ricos em vapor.

O desempenho real ainda pode ser afetado por poeira extrema, condensação severa, acúmulo na antena, vapor em alta concentração, propriedades dielétricas, bem como pelo efeito da temperatura e pressão do processo sobre a antena, as vedações e a construção mecânica.

Por isso, aplicações exigentes devem ser adequadas ao modelo de radar apropriado, ao projeto da antena e à classificação para condições de processo.

Medidor de Nível de Radar de 80 GHz para Altas Temperaturas, modelo MV-RD21G, para sólidos em grande volume. 11. Quando deve-se considerar o uso de radar sem contato?

O elemento sensor não deve permanecer em contato com o meio.

Meios químicos corrosivos ou propensos à contaminação.

Póderes, grânulos e silos de sólidos em massa

Processos em alta temperatura, em vácuo ou sob pressão

Tanques de armazenamento de grande porte e intervalos de medição extensos

A geometria do recipiente permite um caminho claro para o feixe de radar

12. Em que situações o radar de ondas guiadas pode ser considerado?

É necessária a medição da interface líquido-líquido.

O recipiente é estreito ou o espaço para montagem é limitado.

A superfície do líquido apresenta movimento intenso.

Aplicações específicas com espuma ou vapor.

Aplicações com câmara de desvio ou câmara externa.

A sonda pode ser instalada de forma segura, sem interferir nos equipamentos do processo.

13. Quais informações são necessárias para a seleção de um instrumento de nível por radar?

Parâmetro de Seleção:	– Informações para confirmação;
– Meio de processo:	– Líquido, pasta, pó, grânulos ou outro sólido em massa;
– Tarefa de medição;	– Nível contínuo. Medição do nível em meio sólido em massa ou da interface líquido-líquido;
– Intervalo de medição;	– Níveis máximo e mínimo e distância total de medição;
– Propriedades dielétricas;	– Meios de baixa constante dielétrica exigem atenção adicional quanto à intensidade do eco;
– Temperatura de processo;	– Temperatura de operação mínima, normal e máxima;
– Pressão de processo;	– Vácuo. condições atmosféricas ou de pressão positiva;
– Condições de processo;	– Espuma, vapor, condensação, poeira, agitação e acúmulo;
– Geometria do recipiente	Diâmetro do tanque, altura, bocal, vigas, agitadores e obstáculos internos — Interface de Saída
	4-20mA, HART, RS485 Modbus RTU ou outra interface exigida;

FAQ

P1: Quais são os dois tipos principais de instrumentos de nível por radar?

R1: Eles são geralmente classificados em radar sem contato e radar de onda guiada. O radar sem contato transmite ondas eletromagnéticas através do espaço livre, enquanto o radar de onda guiada direciona pulsos de radar ao longo de uma sonda metálica.

P2: Qual é a diferença entre o radar por pulsos e o radar FMCW?

A2: O radar de pulso calcula a distância com base no tempo de propagação do pulso, enquanto o radar FMCW determina a distância a partir da diferença de frequência entre o varredura transmitida e o eco refletido.

Pergunta 3: Que tipo de radar se trata?80GHz Radar?

A3: 80GHz O radar é, normalmente, uma tecnologia de radar sem contato de alta frequência, e os produtos industriais modernos costumam utilizá-la. FMCW medida.

Q4: O radar de onda guiada é considerado uma medição por contato?

A4: A haste, o cabo ou a sonda coaxial entra em contato com o meio de processo; por isso, o radar de ondas guiadas é comumente classificado, sob a perspectiva de instalação, como uma tecnologia de medição contínua de nível de tipo de contato.

Q5: A sonda do radar de ondas guiadas precisa atingir o fundo do tanque?

A5: Não. O comprimento da sonda deve ser selecionado com base no intervalo de medição, na geometria do recipiente e nos requisitos do instrumento específico.

Q6: Quais tipos de sonda estão disponíveis para radar de ondas guiadas?

A6: Os designs comuns de sonda incluem os tipos de haste, cabo e coaxial. Alguns produtos também oferecem configurações com duas hastes, dois cabos ou outras estruturas especializadas.

Q7: Qual tipo de radar é mais adequado para silos de materiais sólidos em grande quantidade?

A7: O radar sem contato de alta frequência é amplamente utilizado em silos para pós e materiais granulares, especialmente em ambientes com longo alcance, alta concentração de poeira ou estruturas internas complexas. Alguns produtos de radar de ondas guiadas podem também ser utilizados em sólidos, dependendo da mecânica da sonda e das propriedades do material.

Q8: Qual tecnologia de radar é adequada para a medição da interface líquido-líquido?

A8: O radar de ondas guiadas, dotado de capacidade dedicada de medição por interface, é comumente utilizado para a medição contínua de duas camadas líquidas imiscíveis. As propriedades dielétricas de ambos os meios devem ser confirmadas.

Conclusão

Os instrumentos de medição de nível por radar podem, em geral, ser classificados em radar sem contato e radar de ondas guiadas. O radar sem contato transmite ondas eletromagnéticas através do espaço livre e pode, por sua vez, ser subdividido em radar de pulsos e FMCW radar. Em termos de frequência de operação, os produtos industriais podem incluir radares tradicionais de menor frequência, na faixa de aproximadamente 24– 26GHz radar e tecnologia moderna de 60 GHz ou 80GHz radar.

O radar de ondas guiadas direciona pulsos de radar ao longo de uma barra metálica, cabo ou sonda coaxial, podendo ainda ser classificado conforme a configuração da sonda. O seu percurso de propagação concentrado torna este sistema adequado para aplicações específicas que envolvem medição de deslocamentos superficiais, de espumas e de interfaces entre líquidos.

METRAVON Os produtos de medição em radar podem ser selecionados como radar sem contato ou radar de onda guiada, conforme o meio de processo, o alcance de medição, a temperatura, a pressão, as propriedades dielétricas, a presença de espuma, vapor, poeira, a geometria do recipiente e os requisitos de interface de automação, com suporte para interfaces industriais, tais como 4-20mA e RS485 Modbus RTU para medição contínua de nível compatível e escalável em tanques, vasos de processo e silos para sólidos em estado livre.