Радарное измерение уровня FMCW: принципы и выбор

I. Что такое радарный уровнемер FMCW? Радарный уровнемер с непрерывной волной и частотной модуляцией модели

обычно называют…Радиометр уровня FMCW.

Внутренняя схема устройства генерирует непрерывно изменяющийся радарный сигнал и передает его через антенну к поверхности измеряемого вещества. После прихода сигнала к поверхности материала он отражается. Прибор анализирует разницу частот между переданным сигналом и возвращающимся эхом, чтобы рассчитать расстояние от радара до поверхности вещества, а затем преобразует это расстояние в уровень жидкости или уровень материала.

Некоторые радарные приборы для FMCW используютРабочая частота — 24 ГГц, а полоса сканирования — около 1 ГГц; модельпредназначена для линейного сканирования. Рабочая частота, диапазон сканирования и характеристики измерений зависят от конкретной модели; точные технические характеристики следует проверять в соответствующем техническом описании изделия. Радарные уровнемеры моделей

FMCW могут применяться для следующих задач:

• Уголь;

• Цемент;

• Зерно;

• Алюминия оксид;

• Водонагруженный известняк;

• Химические сырьё и др.;

Данные материалы используются в резервуарах, силосах и технологических сосудах в таких отраслях, как производство цемента и химикатов, охрана окружающей среды, генерация электроэнергии и переработка пищевых продуктов;

II. Каково принцип работы импульсного радарного уровнемера для жидкостей?

Радарный уровнемер жидкости на основе импульсного принципа использует микроволновые импульсы для непрерывного измерения уровня.

Основной процесс измерения можно сформулировать следующим образом:

Отправка микроволнового импульса → отражение от поверхности среды → прием эха → расчёт времени распространения сигнала → определение расстояния → преобразование в уровень

Радарные измерители уровня жидкостей могут применяться для непрерывного измерения уровней жидкостей, суспензий и гранулированных материалов.

При соответствующих моделях и условиях эксплуатации устройство также может применяться в промышленных условиях с значительными колебаниями температуры или давления или в средах, содержащих инертные или летучие газы.

В силу использования бесконтактного микроволнового измерения прибор, как правило, не требует механических измерительных компонентов, контактирующих напрямую с поверхностью среды, и может быть установлен на различные типы промышленных сосудов.

III. Что определяет стоимость импульсного радарного уровнемера жидкости?

. Стоимость импульсных радиолокационных датчиков уровня жидкости не является единой.

Фактическая цена, как правило, зависит от следующих факторов:

• Диапазон измерений;

• Рабочая частота;

• Конструкция антенны;

• Тип соединения;

• Требования к устойчивости к температуре;

• Требования к устойчивости к давлению;

• Коррозионно-устойчивые материалы;

• Требования к защите или взрывозащите;

• Выходной сигнал;

• Конкретная модель.

Следовательно, товары с одинаковым общей названием «радарный уровнемер» могут иметь существенно разные цены в зависимости от различий в конструкции изделия и условий применения.

Перед покупкой необходимо сначала уточнить среду и условия эксплуатации; после этого следует предоставить смету по конкретной модели.

IV. Каковы особенности радарных уровнеметров с гибкой волной?

Радар с гибкой волной отличается от радара, используемого в свободном пространстве.

Радарный сигнал распространяется по направляющей штанге или стальному кабелю. Когда сигнал достигает поверхности среды, он отражается и возвращается в прибор по исходному пути.

Конструкция направленной волны позволяет радиоэнергии распространяться в концентрированном виде вдоль зонда, что обеспечивает преимущества при использовании в некоторых небольших судах и приложениях, связанных со средами с низкими диэлектрическими свойствами.

Общие характеристики радарных датчиков уровня жидкости с гибридной системой излучения и приема включают:

• компактную конструкцию прибора;

• относительно небольшие требования к пространству установки;

• подходит для малых резервуаров хранения;

• энергия концентрируется вдоль зонда;

• относительно стабильные сигналы эха;

• параметры можно настраивать с помощью локального модуля отображения;

• подходит для различных сложных условий измерения уровня жидкости.

Некоторые радиолокационные приборы на основе направляющихся волн используют двухпроводную систему питания, что позволяет осуществлять как подачу питания, так и передачу процессного сигнала по одному двухядерному кабелю.

Следует отметить, что конкретные параметры — зона нечувствительности, точность, повторяемость измерений и допустимый диапазон применения — должны определяться в соответствии с техническими характеристиками соответствующей модели.

V. Почему радиолокация с использованием направляемых волн подходит для небольших резервуаров?

В радиолокации в свободном пространстве необходимо формирование определённого радиолокационного луча внутри резервуара.

Для резервуаров с относительно небольшим диаметром или наличием множества внутренних конструкций стенки резервуара и внутренние элементы могут вызывать дополнительные отражения.

В радиолокации с использованием направляемых волн сигнал передаётся по зондирующему стержню или стальной кабеле, что позволяет снизить взаимодействие радиолокационного луча в свободном пространстве с окружающими конструкциями.

Таким образом, ракурсный радарный прибор можно оценить с учетом реальных условий эксплуатации для следующих случаев:

• малые резервуары для хранения;

• узкие рабочие пространства;

• определенные условия эксплуатации с колеблющимся уровнем жидкости;

VI. Какова функция антенны радарного уровнемера?

Антенна является важным компонентом системы радарного измерения уровня.

Радарный датчик передает электромагнитные волны к поверхности среды через антенну, а сама антена отвечает за прием отражённых от поверхности среды эхосигналов.

Это можно понять следующим образом:

Антена выполняет как передачу, так и прием радарных сигналов.

Конструкция антенны влияет на:

• охват радиолуча;

• способность фокусировки сигнала;

• габариты установки;

• технологическое соединение;

• адаптивность к накоплению пыли или материалов;

• производительность в различных средних условиях.

: Обычные типы радарных антенн включают:

• — тип стержневой;

• — тип рупорной;

• — тип интегрированного рупора;

• — параболический тип;

• — тип массивной антенны;

• — гигиеничный тип;

• — плоский тип;

• — тип в виде капли;

— различные типы антенн подходят для различных условий эксплуатации на объекте и должны выбираться с учетом условий среды и судна;

VII. В чем разница между ультразвуковым уровнеметром и радарным уровнеметром?

Основное различие между ультразвуковыми и радарными уровнеметрами заключается в типе используемого измерительного сигнала.

Ультразвуковые уровнемеры используют звуковые волны.

Радарные уровнемеры используют электромагнитные волны.

; При условиях эксплуатации, когда на поверхности жидкости присутствует пена, нельзя просто предполагать, что все радарные приборы способны проникать сквозь пленку пены.Толщина пены, содержание воды и структура могут влиять на фактический отклик.

Следовательно, конкретная применимость необходимо уточнять в зависимости от среды и модели продукта.

VIII. Какова принципиальная схема измерения радарного уровня водяного уровня?

Некоторые радарные приборы с направляемыми волнами используют метод рефлектометрии в временной области для измерений.

Электромагнитные импульсы распространяются по стальному кабелю или зондной штанге.Когда сигнал достигает поверхности измеряемой среды, часть сигнала отражается, формируя эхо, и возвращается в прибор по исходному пути распространения.

Устройство рассчитывает расстояние от опорной точки зонда до поверхности среды на основе времени прохождения электромагнитного импульса туда и обратно, а затем преобразует это расстояние в фактическую высоту уровня жидкости.

Данный метод измерения также может применяться для контроля уровня воды и других жидкостей.

IX. В каких отраслях промышленности применяются интеллектуальные радарные уровеньные измерители?Интеллектуальные радарные уровнемеры

предназначены для непрерывного измерения уровня твёрдых веществ, гранулированных материалов и порошков.

Типичные отрасли применения:

• — угольная промышленность;

• — производство электроэнергии;

• — нефтяная промышленность;

• — химическая промышленность;

• — металлургия;

• — пищевая промышленность;

• — общая промышленность.

: Обычные применения включают:

• — угольные силосы;

• — пепельные силосы;

• — силосы для твердого гранулированного материала;

• — резервуары для хранения суспензий;

• — нефтяные резервуары;

• — резервуары для хранения кислот и щелочей;

— радарная система измерения уровня — это метод измерения без соприкосновения, который может применяться для различных проводящих и непроводящих сред.

При работе с вязкими, высокотемпературными, подвижными по давлению, пыльными или коррозионными средами необходимо выбрать подходящую антенну, материал и модель радара в соответствии с реальными условиями эксплуатации.

X. Какова цель стандартов, касающихся радарных измерителей уровня жидкости?

Стандарты, касающиеся радарных измерителей уровня жидкости, используются для регулирования проектирования, производства, испытаний и применения приборов.

Для производителей стандарты могут включать:

• — новые технические требования;

• — новую терминологию;

• — методы испытаний;

• Требования к безопасности;

• Требования к производительности продукции.

При реализации инженерных проектов особенно важно уточнить, какие стандарты предусмотрены в спецификациях проекта и соответствует ли конкретный продукт техническим требованиям, связанным с данным проектом.

Таким образом, стандарты следует рассматривать как важную основу для проектирования продукции и их применения в инженерных задачах, а не использовать их исключительно в качестве рекламного материала.

Какие условия необходимо подтвердить при выборе радарного уровеньного измерителя?

Часто задаваемые вопросы (FAQ

Q1: В чём разница между радаром FMCW и импульсным радаром?Радар типа

FMCW рассчитывает расстояние путем непрерывного изменения частоты и анализа разности частот между переданным сигналом и возвращающимся эхом; импульсный радар в основном определяет расстояние по времени распространения импульсов радара в обе стороны. Обе технологии могут использоваться для непрерывного измерения уровня.

Q2: Могут ли радарные уровнемеры FMCW использоваться только для измерения твердых тел?

— Нет.В зависимости от модели радар FMCW может использоваться как для измерения уровня твёрдых материалов, так и для измерения уровня жидкостей. Практическое применение зависит от конструкции изделия и условий эксплуатации на объекте.

Q3: Почему направляемый радар подходит для измерения уровня в средах с низкой диэлектрической постоянной?

: Радар с направляемыми волнами концентрирует и направляет электромагнитную энергию вдоль зондирующей штанги или стального кабеля, что позволяет получать относительно стабильные отражения в некоторых средах с низкими диэлектрическими свойствами.Однако конкретный минимальный диэлектрический коэффициент следует уточнить по технической документации продукта.

Q4: Должен ли более крупный антенный модуль радарного уровнемера всегда быть более эффективным?

— Нет. Антенна должна соответствовать рабочой частоте, диапазону измерений, условиям монтажа и типу среды. Различные конструкции антенн предназначены для разных задач; их эффективность нельзя определять исключительно по размеру антенны.

Q5: Является ли радарный уровнемер всегда более точным, чем ультразвуковой уровнемер?

— Это нельзя рассматривать как абсолютный вывод.Фактическая точность зависит от конкретной модели, расстояния измерения, состояния среды и условий монтажа. В сложных эксплуатационных условиях — при наличии сильного пылевого, парового или вакуумного воздействия — радарные уровнемеры, как правило, обладают более широким областью применения.

Q6: Могут ли радарные уровнемеры измерять фактический уровень жидкости под слоем пены?

— это зависит от свойств пены.Различные типы пены вызывают разный уровень отражения и затухания радарных волн; поэтому нельзя полагать, что радар способен проникать сквозь все типы пены.

Заключение

– радарные уровнемеры FMCW измеряют расстояние до поверхности среды с использованием метода непрерывного изменения частоты и могут применяться для контроля уровня угля, цемента, зерна, алюминии, известняка, химических сырья и других материалов.

: Хотя импульсный радар, радар с FMCW и радар с управляемыми волнами все относятся к технологиям измерения уровня с помощью радарных систем, они различаются по методам распространения сигнала и обработки сигнала.

При практическом отборе следует особое внимание уделить следующим факторам:

Тип среды, диапазон измерений, диэлектрические свойства, температура, давление, пыль, пена, пар, коррозионная активность, вязкость и конструкция антенны.

: выбор соответствующего принципа работы радара и антенны в зависимости от конкретных условий эксплуатации имеет большее практическое значение, чем простое сравнение частоты, диапазона измерений или цены.