อังกฤษ
จีน
สเปน
รัสเซีย
โปรตุเกส
ฝรั่งเศส
เยอรมัน
อินโดนีเซีย
เวียดนาม
อาหรับ
อิตาลี
ตุรกี
โปแลนด์
ญี่ปุ่น
ในระบบอัตโนมัติสำหรับกระบวนการผลิตและระบบการจัดการคลังสินค้าในยุคปัจจุบัน การวัดระดับแบบต่อเนื่องมีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพการผลิตและความปลอดภัยของสินทรัพย์ ด้วยข้อดีของการวัดแบบไม่สัมผัส ความแม่นยำสูง ความน่าเชื่อถือสูง และความต้องการการบำรุงรักษาที่ต่ำมาก ตัววัดระดับแบบเรดาร์ความถี่สูงจึงกลายเป็นโซลูชันการวัดที่สำคัญสำหรับวัสดุเทกอง ภาชนะสำหรับกระบวนการของของเหลว และสภาวะการดำเนินงานที่ซับซ้อนซึ่งมีฝุ่นหนักหรือการควบแน่น
บทความนี้ให้คำอธิบายอย่างละเอียดเกี่ยวกับหลักการทำงาน คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพ และข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการติดตั้งและการทดสอบการใช้งานของเครื่องวัดระดับแบบเรดาร์ความถี่สูง โดยเป็นเอกสารอ้างอิงทางเทคนิคที่เป็นกลางสำหรับผู้ดำเนินการบูรณาการระบบ ผู้รับเหมาด้านวิศวกรรม (EPCs) และลูกค้าในภาคอุตสาหกรรม
I.หลักการทำงานของเครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูง
เครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงใช้การออกแบบวงจรไมโครสตริปความถี่สูง โดยวงจรภายในจะสร้างสัญญาณพัลส์ไมโครเวฟความถี่สูง 26 GHz หรือในบางรุ่นคือ 24 GHz/25 GHz.
การส่งสัญญาณ:โดยอาศัยหลักการออกแบบทางนำคลื่นความถี่สูง กระแสพัลส์ไมโครเวฟจะถูกส่งจากปลายเสาอากาศที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง เช่น เสาอากาศชนิด PTFE (polytetrafluoroethylene) ไปยังพื้นผิวของสื่อที่ทำการวัด
การสะท้อนและการรับพลังงาน:เมื่อสัญญาณพัลส์ที่ส่งออกไปถึงพื้นผิวของสื่อที่ทำการวัด พลังงานไมโครเวฟส่วนหนึ่งจะถูกสะท้อนเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่บริเวณรอยต่อ สัญญาณที่ถูกสะท้อนนี้จะถูกรับโดยเสาอากาศเครื่องเดียวกัน
การคำนวณในโดเมนเวลา:อุปกรณ์นี้มาพร้อมกับไมโครโปรเซสเซอร์อัจฉริยะที่ใช้เทคโนโลยีความแม่นยำสูงเทคโนโลยีการวัดในโดเมนเวลา(Time Domain Reflectometry / Time-of-Flight) เพื่อคำนวณช่วงเวลา Δt ระหว่างการส่งและรับสัญญาณไมโครเวฟได้อย่างแม่นยำ
การคำนวณระยะทางและระดับ:โดยอาศัยความเร็วในการแพร่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า c อุปกรณ์จะคำนวณระยะทาง D จากระนาบอ้างอิงของเสาอากาศไปยังพื้นผิวของสื่อที่ทำการวัด จากนั้นจึงแปลงระยะทางดังกล่าวเป็นค่าระดับในเวลาจริงตามรูปทรงเรขาคณิตของยานพาหนะ:
D = c × Δt / 2
II.คุณลักษณะหลักและข้อได้เปรียบทางเทคนิคของเครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูง
ระยะการวัดสูงสุดของเครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงสามารถถึง 30 เมตรได้ เมื่อเปรียบเทียบกับเรดาร์ความถี่ต่ำแบบ 6 GHz แบบดั้งเดิม เรดาร์ความถี่สูง เช่น 26 GHz มอบข้อได้เปรียบทางเทคนิคที่สำคัญในด้านคุณลักษณะทางกายภาพและความสามารถในการปรับตัวภายใต้สภาวะการใช้งานที่เข้มงวด:
| ข้อมูลทางเทคนิค | ข้อดีของเรดาร์ความถี่สูง (26 GHz / 24 GHz) | ข้อจำกัดของเรดาร์ความถี่ต่ำ (6 GHz) |
|---|---|---|
| ความยาวคลื่นและมุมลำแสง | ความยาวคลื่นที่สั้นกว่า เช่น ประมาณ 11 มม.26 GHz ด้วยมุมลำแสงที่แคบและพลังงานที่มีความเข้มสูง | มุมลำแสงที่กว้างขึ้น และการกระจายพลังงานที่มากขึ้นและมีความไวต่อสัญญาณรบกวนจากสิ่งกีดขวางภายในถังสูงขึ้น |
| วัสดุแข็งและพื้นผิวเอียง | สัญญาณลำแสงที่แคบช่วยให้เกิดประสิทธิภาพการสะท้อนสัญญาณที่ยอดเยี่ยมจากพื้นผิววัสดุแข็งแบบบล็อกที่เอียง | สัญญาณสะท้อนจากพื้นผิววัสดุแบบบล็อกที่เอียงอาจถูกลดทอนอย่างมีนัยสำคัญ |
| ขนาดและวิธีการติดตั้งเสาอากาศ | ขนาดของเสาอากาศที่กะทัดรัดช่วยให้สามารถติดตั้งได้บนถังขนาดเล็กหรือท่อติดตั้งที่มีขนาดแคบ | ขนาดใหญ่กว่าขนาดของเสาอากาศต้องใช้พื้นที่ติดตั้งที่มากขึ้น | |
| ความสามารถในการปรับตัวให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง | | สามารถติดตั้งชั้นป้องกันฝุ่นหรือพื้นผิวป้องกันการเกิดละอองน้ำได้อย่างง่ายดาย ซึ่งช่วยลดผลกระทบจากสิ่งปนเปื้อนและการสะสมของความชื้นได้อย่างมีนัยสำคัญ | | เสาอากาศอาจมีความเสี่ยงสูงต่อการเกิดละอองน้ำและการสะสมของสารตกค้างในรูปผลึก | |
| ความสามารถในการวัดค่าแบบแยกส่วน | การมีทิศทางที่ชัดเจนช่วยให้สามารถวัดค่าได้ผ่านหน้าต่างกั้นที่ไม่ใช่โลหะที่เหมาะสม ภายใต้สภาวะการใช้งานที่มีข้อกำหนดสูง | การวัดค่าอย่างแม่นยำผ่านชั้นกั้นนั้นทำได้ยากกว่า |
สรุปคุณลักษณะทางเทคนิคหลัก
อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนและความสามารถในการต้านทานการรบกวนสูง:สามารถตรวจจับสัญญาณสะท้อนที่ชัดเจนและน่าเชื่อถือได้ แม้พื้นผิวของสื่อจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก หรือเมื่อมีไอน้ำและละอองน้ำอยู่ในสภาพแวดล้อม
ความสามารถในการปรับตัวต่อสื่อที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำ:เหมาะสำหรับการวัดของเหลวที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกค่อนข้างต่ำ เช่น น้ำมันเบาและตัวทำละลาย รวมถึงวัสดุเทกอง
ความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ:การวัดสามารถดำเนินการได้ภายใต้สภาวะสุญญากาศ ความเข้มข้นของฝุ่นสูง สภาวะแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน หรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือความดันของก๊าซอย่างมีนัยสำคัญ โดยขึ้นอยู่กับข้อจำกัดทางเทคนิคของรุ่นที่เลือก
ไม่มีการสึกหรอทางกล:การออกแบบการวัดแบบไม่สัมผัสช่วยขจัดปัญหาการสึกหรอทางกล ไม่ก่อให้เกิดการปนเปื้อนต่อตัวกลาง และต้องการการบำรุงรักษาในปริมาณน้อยมาก
III ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการติดตั้งแฟลนจ์ของเครื่องวัดระดับเรดาร์ความถี่สูง
ในฐานะจุดเชื่อมต่อขั้นตอนหลักระหว่างเครื่องวัดระดับเรดาร์กับภาชนะ การกำหนดทิศทางและมุมการติดตั้งแฟลนจ์จะส่งผลโดยตรงต่อเส้นทางของลำแสงไมโครเวฟและคุณภาพของสัญญาณสะท้อน
1. กฎเกณฑ์การกำหนดทิศทางสำหรับเครื่องหมายอ้างอิงแฟลนจ์
โดยทั่วไป แฟลนจ์จะมีการติดตั้งเครื่องหมายอ้างอิงเพื่อใช้ในการกำหนดทิศทางในระหว่างการบีบอัดโบลต์ที่จุดติดตั้ง ควรปฏิบัติตามกฎการจัดแนวดังต่อไปนี้:
การติดตั้งถังแบบดั้งเดิม:เครื่องหมายอ้างอิงของแฟลนจ์ควรจัดทิศทางอย่างแม่นยำไปยังผนังถังหรือจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตของถังเก็บสินค้า เพื่อให้ลำแสงไมโครเวฟไม่สัมผัสกับบันไดภายใน ท่อ หรือโครงสร้างอื่นใด
การติดตั้งในบ่อระงับการไหล:เมื่อใช้บ่อระบายแรงดัน ป้ายอ้างอิงของแฟลนจ์ควรจัดทิศทางอย่างแม่นยำไปยังด้านที่มีช่องเปิดของบ่อระบายแรงดัน เช่น ช่องระบายอากาศ หรือช่องปรับสมดุล
การติดตั้งในห้องเบย์พาส:เมื่อใช้ห้องเบย์พาส ป้ายอ้างอิงของแฟลนจ์ควรชี้ไปยังด้านที่มีท่อเชื่อมต่อส่วนบนและส่วนล่างไปยังถังเก็บน้ำหลัก
2. การปรับแต่งเชิงฟิสิกส์ของสัญญาณสะท้อนและการจัดเก็บสัญญาณสะท้อน
ในระหว่างขั้นตอนการติดตั้งครั้งแรก ค่าแอมพลิจูดของสัญญาณสะท้อนถือเป็นตัวบ่งชี้สำคัญในการประเมินว่าตำแหน่งการติดตั้งถูกต้องหรือไม่ โดยทั่วไปแล้ว ค่าแอมพลิจูดของสัญญาณที่ต่ำบ่งชี้ถึงการเบี่ยงเบนในการติดตั้ง ปัจจัยขัดขวาง หรือเส้นทางลำแสงที่ไม่เหมาะสม
การปรับการหมุนทางกายภาพ:หากตรวจพบเสียงรบกวนพื้นหลังหรือเสียงสะท้อนที่เกิดจากสัญญาณรบกวนในระดับสูงเกินไป ให้คลายสลักเกลียวของแฟลนจ์เล็กน้อย แล้วหมุนแฟลนจ์ไปทางด้านขวาหรือด้านซ้ายทีละตำแหน่งของรูสลักเกลียวหนึ่งตำแหน่ง. ตรวจสอบรูปแบบคลื่นบนส่วนอินเทอร์เฟซการติดตั้งจนกว่าค่าแอมพลิจูดของเสียงสะท้อนที่เกิดจากสัญญาณรบกวนจะลดลงเหลือค่าต่ำสุด
การยับยั้งสัญญาณสะท้อนเทียม:หลังจากเสร็จสิ้นการปรับแต่งการหมุนทางกายภาพแล้ว ให้เปิดใช้งานฟังก์ชันการเรียนรู้สัญญาณสะท้อนผ่านเมนูเครื่องมือหรือซอฟต์แวร์การตั้งค่าระบบ จากนั้นสัญญาณรบกวนแบบคงที่ที่เกิดจากโครงสร้างโลหะที่ติดตั้งอยู่ภายในถังสามารถบันทึกไว้ในชุดป้องกันการยับยั้งเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัดในระยะยาว
IV. METRAVON – การบูรณาการระบบและการประสานงานทางวิศวกรรม
ในฐานะผู้จัดจำหน่ายมืออาชีพด้านเครื่องมือวัดและโซลูชันสำหรับระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรมMETRAVONได้ออกแบบเครื่องวัดระดับแบบเรดาร์และชุดเครื่องมือวัดอุตสาหกรรมที่หลากหลาย เพื่อให้สามารถบูรณาการเข้ากับระบบอัตโนมัติในสถานที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ชุดเครื่องมือสำหรับระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรมแบบครบวงจร:ชุดผลิตภัณฑ์นี้ครอบคลุมเครื่องมือวัดระดับของเหลว, เครื่องมือวัดระดับของแข็ง, เครื่องมือวัดอัตราการไหล, เครื่องมือวัดอุณหภูมิ, เครื่องมือวัดความดัน, เครื่องมือแสดงผลข้อมูล, วาล์ว, อุปกรณ์ขับเคลื่อนแบบพ่นลมและแบบไฟฟ้า, เครื่องมืออัจฉริยะ และตัวควบคุมตรรกะที่สามารถเขียนโปรแกรมได้ (PLCs) ซึ่งให้บริการสนับสนุนแบบครบวงจรสำหรับการจัดซื้อเครื่องมือสำหรับการควบคุมกระบวนการ
อินเทอร์เฟซการสื่อสารอุตสาหกรรมมาตรฐาน:ตัววัดระดับเรดาร์ความถี่สูงของ METRAVON รองรับมาตรฐาน 4-20 mA + HART และ RS485 (Modbus RTU) อย่างเป็นธรรมชาติ และสามารถขยายการใช้งานเพิ่มเติมได้สำหรับโปรไฟบัส-PA และ Foundation Fieldbus (ตามต้องการ)
การบูรณาการ DCS/SCADA อย่างไร้รอยต่อ:ไฟล์ไดรเวอร์ DTM/EDD แบบสมบูรณ์พร้อมใช้งานสำหรับการผสานรวมโดยตรงกับแพลตฟอร์ม DCS ทั่วไปจากบริษัท Honeywell, Yokogawa, Schneider, Siemens รวมถึงแพลตฟอร์มการตรวจสอบอุตสาหกรรมจากผู้ให้บริการภายนอก โดยรองรับการวินิจฉัยสถานะจากระยะไกลและการเก็บข้อมูลอย่างน่าเชื่อถือ
คำถามที่พบบ่อย (FAQ)
คำถามที่ 1: ทำไมจึงเป็นเช่นนี้?เรดาร์ 26 GHz ความถี่สูงเหมาะสมกว่าเรดาร์ความถี่ต่ำ 6 GHz สำหรับถังเก็บสินค้าขนาดเล็กหรือไม่?
ถังเก็บสินค้าขนาดเล็กมักมีพื้นที่ภายในที่จำกัด และอาจมีเครื่องเขย่าหรือโครงสร้างเสริมอยู่ภายใน เรดาร์ 26 GHz ความถี่สูงมีมุมลำแสงที่แคบพร้อมพลังงานที่ถูกรวมอยู่ในจุดเดียว และใช้เสาอากาศที่มีขนาดกะทัดรัด การส่งสัญญาณในรูปแบบไมโครเวฟที่มีเส้นทางแคบช่วยให้สามารถข้ามผ่านผนังถังหรือสิ่งกีดขวางภายในได้ ซึ่งช่วยลดปัญหาการรบกวนจากปรากฏการณ์การสะท้อนซ้ำอย่างรุนแรงได้
Q2: จะลดปัญหาการปนเปื้อนของเสาอากาศเรดาร์และการลดทอนของสัญญาณได้อย่างไรในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นหนาหรือความชื้นสูง?เสาอากาศเรดาร์ความถี่สูงรุ่น
มีขนาดกะทัดรัด และสามารถติดตั้งฝาป้องกันฝุ่นหรือพื้นผิวป้องกันเสาอากาศได้อย่างง่ายดาย ในสภาวะที่มีฝุ่นสะสมอย่างหนัก สามารถเลือกใช้ส่วนยื่นที่มีระบบไล่อากาศ (Air Purging)เพื่อกำจัดสิ่งตกค้างจากพื้นผิวเสาอากาศเป็นระยะได้
คำถามที่ 3: ทำไมการหมุนส่วนปลาย (flange) จึงสามารถลดเสียงสะท้อนจากสัญญาณรบกวนได้?
สัญญาณไมโครเวฟที่ส่งออกโดยเรดาร์ความถี่สูงมีลักษณะการโพลาไรเซชัน โดยการหมุนส่วนปลายจะเปลี่ยนทิศทางทางกายภาพของระนาบโพลาไรเซชันของสัญญาณไมโครเวฟ ซึ่งสามารถลดพลังงานที่สะท้อนกลับจากโครงสร้างโลหะภายใน และลดค่าแอมพลิจูดของเสียงสะท้อนจากสัญญาณรบกวนได้
บทสรุป:
– ด้วยลำแสงแคบความถี่ 26 GHz (26 GHz ลำแสงแคบ, ความสามารถในการวัดที่สูง, อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่สูง และความต้านทานต่อสิ่งรบกวนจากสิ่งแวดล้อมได้อย่างยอดเยี่ยมเครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงได้กลายเป็นโซลูชันที่สำคัญสำหรับการตรวจสอบระดับอย่างต่อเนื่องในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม การจัดวางตำแหน่งแฟลนจ์อย่างถูกต้องและการตั้งค่าระบบยับยั้งสัญญาณสะท้อนเป็นปัจจัยสำคัญในการรับประกันการทำงานของเครื่องมืออย่างแม่นยำและมีความคงที่ในระยะยาว
METRAVONมุ่งมั่นที่จะมอบระบบวัดระดับและผลิตภัณฑ์ควบคุมอัตโนมัติที่มีความเสถียรสูงและเข้ากันได้ให้แก่ผู้เชี่ยวชาญด้านการบูรณาการระบบระดับโลก ผู้รับเหมาด้านวิศวกรรม และลูกค้าภาคอุตสาหกรรม พร้อมให้การสนับสนุนข้อมูลที่น่าเชื่อถือและการรับประกันด้านความปลอดภัยสำหรับสถานประกอบการอุตสาหกรรมยุคใหม่
การคัดเลือกโครงการและการสนับสนุนทางเทคนิค
ติดต่อ METRAVON ทีมวิศวกรรมและเทคนิค – ให้บริการสนับสนุนการคัดเลือกบุคลากรอย่างมืออาชีพแบบตัวต่อตัว!
