Как выбрать радиопередатчик уровня 26 ГГц? Принцип работы, антенна, параметры измерения дальности и закупок

1. Что такое радиопередатчик уровня 26 ГГц?

Радиолокационный передатчик уровня 26 ГГц обычно относится к промышленному радиолокационному прибору уровня, работающему в К-диапазоне на частоте приблизительно 26 ГГц.

Его можно использовать для:

• резервуары для хранения жидкостей;

• Химические технологические суда;

• нефтяные резервуары;

• резервуары для воды;

• цементные шахты;

• шахты минерального порошка;

• Зерновые бункеры;

• угольные бункеры;

• летающие ясеневые бункеры;

• Гранулярные силосы.

26 ГГц были одним из основных частотных диапазонов для измерения уровня промышленного радара в течение многих лет. Сегодня рынок включает в себя радиолокационные продукты, работающие в различных частотных диапазонах, таких как 6 ГГц, 26 ГГц и примерно 80 ГГц.

Различные частоты не следует понимать просто как "новая технология должна заменить старую технологию. "

Инженерный выбор должен основываться на:

Условия эксплуатации + структура установки + диапазон измерений + среда + антенна.

2. Как работает радиопередатчик уровня 26 ГГц?

Радар передает электромагнитные волны к поверхности измеряемой среды.

Когда электромагнитные волны достигают поверхности, часть энергии отражается и принимается антенной.

Прибор анализирует связь между передаваемыми и возвращаемыми сигналами для расчета расстояния между антенной и поверхностью материала.

Для типичного измерения времени полета взаимосвязь может быть выражена как:

D = c × t / 2

где:

• D= расстояние;

• c= скорость распространения электромагнитной волны;

• t= время прохождения сигнала туда и обратно.

Затем прибор преобразует измеренное расстояние в уровень жидкости или объемно-твердый уровень в соответствии с сконфигурированным исходным расстоянием пустого резервуара.

Однако следует отметить один момент:

26 ГГц описывает диапазон рабочих частот. Он не представляет собой один метод обработки сигналов.

Различные радиолокационные продукты с частотой 26 ГГц могут использовать различные технологии радиолокационного измерения и обработки сигналов. Поэтому не следует судить обо всех эксплуатационных характеристиках исключительно по термину "26 ГГц. "

Базовый 26 ГГц радиолокационный процесс измерения

Шаг 1 – Передача:Радиолокационная антенна передает электромагнитные волны к жидкой или объемно-твердой поверхности.

Шаг 2 - Распространение:Электромагнитные волны проходят через пространство измерения к поверхности цели.

Шаг 3 – Размышления:Часть микроволновой энергии отражается от поверхности измеряемой среды.

Шаг 4 – прием:Радиолокационная антенна принимает отраженный эхо-сигнал.

Шаг 5 - Расчет уровня:Электроника вычисляет расстояние и преобразует его в соответствующий уровень жидкости или материала в соответствии с сконфигурированной геометрией резервуара.

3. Почему для измерения промышленного уровня широко используется радар 26 ГГц?

РЛС с частотой 26 ГГц широко используется в промышленности в течение многих лет, главным образом потому, что она предлагает:

• бесконтактное измерение;

• пригодность как для жидкостей, так и для объемных твердых веществ;

• относительно длинные диапазоны измерений;

• несколько конфигураций антенн;

• способность обрабатывать относительно сложные промышленные суда;

• Взрывозащищенные, высокотемпературные и высокого давления версии;

• 4-20 мА/HART и другие промышленные интерфейсы.

Например, общедоступная информация для Endress+Hauser FMR51 показывает, что этот жидкостный радар с частотой около 26 ГГц K-диапазона может использоваться в высокотемпературных и высоконапорных приложениях и доступен с роговыми антеннами. FMR57 предназначен для порошковых и гранулированных объемно-твердых материалов.

Таким образом, 26 ГГц радар не ограничивается измерением жидкости.

4. Как далеко может зайти радар 26 ГГц?

Нет единого ответа на вопрос: «Сколько метров может измерить радиолокационная станция с частотой 26 ГГц? "

Максимальный диапазон измерений зависит от:

• дизайн передатчика и приемника;

• выигрыш антенны;

• Отражательность измеряемой среды;

• угол поверхности материала;

• условия пыли;

• наращивание материала на антенне;

• место установки;

• Алгоритмы обработки сигналов.

Промышленные радиолокационные продукты с частотой 26 ГГц на рынке включают модели с диапазонами измерений около 20 м, а также версии, рассчитанные примерно на 40 м или 70 м.

Например, в некоторых общедоступных спецификациях для РЛС с массовым разрешением 26 ГГц указаны максимальные расстояния измерения до 70 м. Однако на фактическую производительность применения все еще могут влиять низкие диэлектрические константы, свободные поверхности материала, угол покоя и накопление материала.

Поэтому закупки не должны фокусироваться только на вопросе:

«Это 70-метровый радар? "

Более значимым инженерным вопросом является:

"Может ли этот радар надежно измерять 70 метров в реальных условиях эксплуатации и установки? "

5. Что такое лучевой угол радара 26 ГГц?

Угол луча сильно связан с апертурой антенны.

Например, с 26 ГГц роговыми антеннами:

• Малые антенны могут иметь углы луча более 20°;

• Большие роговые антенны могут уменьшать угол луча примерно до 8-10°;

• Большие параболические антенны могут еще больше уменьшить угол луча.

Согласно общедоступной информации Endress+Hauser, некоторые радиолокационные продукты с частотой 26 ГГц с антенной рога 100 мм имеют типичный угол луча примерно 8°. Большие параболические антенны, используемые для объемно-твердых измерений, могут достигать углов луча примерно 3. 5°-4°.

Поэтому размер антенны особенно важен при применении радара 26 ГГц к высоким силосам.

6. Как выбрать антенну для радиопередатчика уровня 26 ГГц?

Обычные резервуары для хранения жидкостей

Роговые антенны или другие традиционные антенные структуры свободного пространства могут рассматриваться в первую очередь.

Высокий Силос

Основные варианты оценки включают:

• роговые антенны с большой апертурой;

• параболические антенны;

• Узколучевые антенные структуры.

Коррозионные СМИ

Особое внимание уделите совместимости:

• PTFE;

• Пик;

• 316 L;

• легированные материалы;

• уплотнительные материалы;

• Другие смоченные или открытые материалы.

Силос высокой плотности

Помимо угла луча, рассмотрим:

• накопление пыли на антенне;

• Доступно ли соединение воздушной чистки;

• угол установки;

• Концентрация пыли.

7. Как диэлектрическая постоянная влияет на радар с частотой 26 ГГц?

Радиолокационное измерение зависит от электромагнитно-волнового отражения от поверхности измеряемой среды.

В целом, чем сильнее радиолокационная отражательная способность среды, тем легче инструменту идентифицировать ответное эхо.

Для низкодиэлектрических сред больше внимания следует уделять:

• измерение расстояния;

• выигрыш антенны;

• геометрия поверхности материала;

• угол установки;

• Способность обработки сигналов.

Для объемно-твердых материалов также следует учитывать степень уплотнения.

Один и тот же материал может обеспечивать различные условия эха, когда он:

• сильно уплотненный;

• быть пневматически переданным;

• Окруженный тяжелой пылью;

• Очень рыхлый или аэрированный.

8. Повреждает ли пыль радар с частотой 26 ГГц?

По сравнению с ультразвуковой технологией радар использует электромагнитные волны и не зависит от скорости распространения звука по воздуху. Таким образом, он обеспечивает значительные инженерные преимущества во многих пыльных приложениях.

Промышленный радар с частотой 26 ГГц широко используется для:

• цемент;

• сырая пища;

• корм для животных;

• уголь;

• Минеральные частицы.

Техническая информация для соответствующих промышленных радиолокационных продуктов также определяет высокопылевые силосы как типичные радиолокационные установки с частотой 26 ГГц.

Однако утверждение «радар может измерять сквозь пыль» не означает, что неограниченное количество пыли никогда не может повлиять на измерение.

Если тяжелые условия пыли также приводят к усилению антенн, может потребоваться очистка воздуха и регулярное техническое обслуживание.

9. Может ли радиолокационная частота 26 ГГц измеряться в условиях высокой температуры и высокого давления?

Да, но должна быть выбрана модель, специально разработанная для требуемых значений температуры и давления.

Сам принцип радиолокационного измерения автоматически не делает полный прибор пригодным для применения при высоких температурах или высоком давлении.

Фактические пределы температуры и давления определяются такими компонентами, как:

• Антенная структура;

• процесс герметизации;

• Фланги;

• Термическая изоляция;

• О-кольца;

• Дизайн изоляции электронных единиц.

На рынке доступны радиолокационные продукты с частотой 26 ГГц, предназначенные для высокотемпературной службы и службы высокого давления. Некоторые промышленные модели публикуют рейтинги температуры процессов, достигающие нескольких сотен градусов Цельсия, и рейтинги давления, подходящие для службы высокого давления.

Однако эти значения являются возможностями конкретных моделей и не должны применяться ко всем радиолокационным приборам с частотой 26 ГГц.

10. Какие параметры должны быть предоставлены при покупке передатчика радиолокационного уровня 26 ГГц?

При запросе цитаты рекомендуется одновременно предоставить следующую информацию:

Эти параметры дают гораздо большую инженерную ценность, чем просто вопрос: «Сколько стоит РЛС с частотой 26 ГГц? "

11. Как следует понимать радар с частотой 26 ГГц и 80 ГГц?

Радар 80 ГГц имеет более короткую длину волны и обычно может создавать более узкий луч с меньшей антенной.

Это дает преимущества в таких приложениях, как:

• Узкие резервуары для хранения;

• Небольшие технологические связи;

• Танки со сложными внутренними конструкциями.

Однако это не означает, что каждое приложение с частотой 26 ГГц должно быть обновлено до 80 ГГц.

Зрелые существующие установки с частотой 26 ГГц, более крупные технологические соединения, высокотемпературные структуры и структуры высокого давления или определенные объемно-твердые приложения могут по-прежнему хорошо подходить для радара с частотой 26 ГГц в зависимости от фактических условий эксплуатации.

Частота является лишь одним параметром в общем процессе отбора.

FAQ

Q1: Означает ли радиолокационный передатчик уровня 26 ГГц, что радар работает на частоте 26 ГГц?

A:Обычно да. В промышленных применениях это обычно относится к радару K-диапазона, работающему примерно на 26 ГГц.

Q2: Может ли радар с частотой 26 ГГц измерять объемные твердые частицы?

A:Да. РЛС с частотой 26 ГГц уже давно используется для порошкообразных и гранулированных материалов, таких как цемент, минеральный порошок, уголь и зерно.

Q3: Какова максимальная дальность измерения радара с частотой 26 ГГц?

A:Не существует универсальной ценности. Промышленные изделия доступны в различных классах диапазона измерения, а некоторые объемно-твердые модели могут достигать примерно 70 м. Фактический диапазон использования по-прежнему зависит от условий эксплуатации.

Q4: Что лучше: радар с частотой 26 ГГц или радар с частотой 80 ГГц?

A:Выбор должен основываться на структуре резервуара, размере технологического соединения, среде, диапазоне измерений, температуре и условиях давления. Частота сама по себе не определяет, какой вариант лучше.

Q5: Может ли радар с частотой 26 ГГц измерять нефть?

A:Да. Однако должны быть подтверждены диэлектрические свойства масла, условия паров, температура, давление и взрывозащищенные требования.

Q6: Имеет ли радар с частотой 26 ГГц слепую зону?

A:Ограничение измерения ближнего поля зависит от конкретной модели и структуры антенны. Выбранная таблица данных продукта должна быть проверена, а не предполагать универсальное фиксированное значение, такое как 8 см или 40 см.

Q7: Требуется ли техническое обслуживание радара с частотой 26 ГГц?

A:Радар не имеет движущихся частей, которые должны напрямую контактировать с измеряемой средой, но антенна все равно должна быть проверена на накопление пыли, конденсацию, состояние уплотнения и состояние проводки.

Q8: Какую информацию METRAVON использует для выбора радаров?

A:METRAVON рекомендует предоставить полные параметры резервуара и фотографии поля. Измерение расстояния, средних характеристик и условий установки должны оцениваться вместе для определения соответствующей частоты, антенны и технологического соединения.

Заключение

Радиолокационный передатчик уровня 26 ГГц является зрелым промышленным бесконтактным измерительным прибором.

Для закупок проектов параметры, которые действительно необходимо оценить, включают:

Диапазон измерения, антенна, угол луча, средняя отражательная способность, температура, давление, пыль, конструкция установки и взрывозащищенные требования.

Отдельные характеристики, такие как «26 ГГц», «70 м» или «высокая точность», не должны сравниваться независимо от фактических условий эксплуатации.

Для резервуаров для хранения химических веществ, систем очистки воды, применений нефтепродуктов и больших объемно-твердых силосов METRAVON рекомендует подтвердить основные условия процесса и установки перед котированием, а затем определить, обеспечивают ли РЛС 26 ГГц, РЛС 80 ГГц и соответствующая антенная структура наиболее подходящее решение.

Связанные с этим ресурсы

Радиометры уровня · Измерение уровня

Источник: METRAVON Instruments