เสาอากาศเรดาร์และค่าคงที่ไดอิเล็กทริก: ผลต่อการวัดระดับและการเลือก

เสาอากาศระดับเรดาร์ METRAVON และค่าคงที่ไดอิเล็กทริก: ผลกระทบต่อการวัดและการเลือกใช้งาน

เครื่องส่งสัญญาณระดับเรดาร์จะส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปยังพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ และรับสัญญาณสะท้อนกลับ โดยระยะทางจะถูกคำนวณจากเวลาที่สัญญาณใช้ในการเดินทาง หรือจากความสัมพันธ์ของความถี่

เครื่องมือเรดาร์สองเครื่องที่มีช่วงการตรวจจับตามค่าที่กำหนดเท่ากัน อาจให้ผลการตรวจจับที่แตกต่างกันอย่างมาก หากมีความแตกต่างกันในด้านการออกแบบเสาอากาศ การออกแบบเสาอากาศ ความถี่ใช้งาน คุณสมบัติไดอิเล็กทริกของวัสดุ หรือเงื่อนไขการติดตั้ง ดังต่อไปนี้

1. ทำไมเสาอากาศจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง?

เสาอากาศมีบทบาทในการกำหนดวิธีที่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าถูกส่งเข้าสู่เรือ รวมถึงวิธีที่สัญญาณสะท้อนกลับถูกรับกลับมา โดยมีผลกระทบต่อปัจจัยดังต่อไปนี้:

;

• มุมลำแสง;

• คุณสมบัติการมุ่งเป้า;

• ค่าขยายสัญญาณของเสาอากาศ;

• พื้นที่ครอบคลุมของลำแสงภายในเรือ;

• ความไวต่อโครงสร้างที่อยู่คงที่;

• ความต้านทานต่อการควบแน่นและการสะสมตัว;

ดังนั้น เสาอากาศที่มีขนาดใหญ่กว่า จึงไม่จำเป็นต้องเป็นเสาอากาศที่มีประสิทธิภาพดีกว่าโดยอัตโนมัติการออกแบบที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับความถี่ ช่วงความถี่ การเชื่อมต่อกระบวนการผลิต และรูปทรงของภาชนะ

2. แอนเทนนาเรดาร์ทั่วไปมีความแตกต่างกันอย่างไร?

3. จะดำเนินการอย่างไร 26GHz และ 80GHz ส่งผลต่อการออกแบบเสาอากาศหรือไม่?

ความถี่ที่สูงขึ้นหมายถึงความยาวคลื่นที่สั้นลง สำหรับรังดาร์ที่มีขนาดรูเปิดประสิทธิผลใกล้เคียงกัน โดยทั่วไปรังดาร์ที่มีความถี่สูงกว่าจะสามารถให้ลำแสงที่แคบกว่าได้

ข้อดีทั่วไปของ 80GHz รวมถึง:

• ขนาดเสาอากาศที่กะทัดรัดยิ่งขึ้น;

• ลำแสงที่แคบลง;

• สามารถหลีกเลี่ยงผนังถังและโครงสร้างภายในได้ดีขึ้น;

• จุดเชื่อมต่อในกระบวนการผลิตที่มีขนาดเล็กลง;

• การแยกสัญญาณสะท้อนที่อยู่ใกล้กันมีประสิทธิภาพดีขึ้น

ข้อดีเหล่านี้ไม่ได้หมายความว่าความถี่ 80GHz จะให้ความแม่นยำในการวัดที่ดีขึ้นในทุกการประยุกต์ใช้งานโดยอัตโนมัติ

4. ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกหมายถึงอะไรในการวัดระดับด้วยเรดาร์?

ในการวัดระดับด้วยเรดาร์ สิ่งที่สำคัญคือความแตกต่างของคุณสมบัติไดอิเล็กทริกระหว่างพื้นที่ที่เป็นก๊าซกับพื้นผิวของผลิตภัณฑ์

เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามาถึงพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ การเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติไดอิเล็กทริกจะทำให้เกิดการสะท้อนคลื่น

ยิ่งการสะท้อนของผลิตภัณฑ์มีความเข้มข้นมากเท่าใด การที่เครื่องส่งสัญญาณสามารถแยกแยะสัญญาณสะท้อนที่เป็นระดับที่แท้จริงออกจากสัญญาณรบกวนในสภาพแวดล้อมพื้นหลัง ก็ยิ่งทำได้ง่ายขึ้นเท่านั้น

5. ทำไมสื่อที่มีคุณสมบัติไดอิเล็กทริกสูงจึงมักสามารถวัดระดับได้ง่ายกว่า?

น้ำและสารละลายที่มีพื้นฐานเป็นน้ำจำนวนมาก มักให้สัญญาณสะท้อนที่พื้นผิวที่มีความเข้มสูง

สิ่งนี้ช่วยให้ได้ขอบเขตสัญญาณที่กว้างขึ้น โดยเฉพาะในการวัดระยะทางไกล หรือในสถานการณ์ที่โครงสร้างคงที่ก่อให้เกิดการสะท้อนสัญญาณด้วย

A การมีสัญญาณสะท้อนที่เข้มขึ้น ไม่ได้หมายความว่าความแม่นยำของระยะทางพื้นฐานจะดีขึ้นโดยอัตโนมัติ ความแม่นยำนั้นยังคงขึ้นอยู่กับการออกแบบเครื่องมือและการประยุกต์ใช้งาน

6. ทำไมสื่อที่มีค่าไดอิเล็กทริกต่ำจึงมีความยากยิ่งขึ้น?

น้ำมันบางชนิด ไฮโดรคาร์บอน และตัวทำละลายอินทรีย์บางประเภท จะก่อให้เกิดการสะท้อนสัญญาณเรดาร์ที่อ่อนกว่า

การประยุกต์ใช้งานมีความซับซ้อนมากขึ้นเมื่อมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำร่วมกับ:

• ช่วงการวัดที่กว้าง;

• แอนเทนนาขนาดเล็ก;

• ฟองหนักมาก;

• การสะท้อนคลื่นที่แรงบริเวณก้นถัง;

• หัวต่อที่มีลักษณะซับซ้อน;

• โครงสร้างคงที่ภายใน |

7. ควรจัดการกับสื่อที่มีค่าไดอิเล็กทริกต่ำอย่างไร? |

1. ยืนยันคุณสมบัติทางไดอิเล็กทริกที่แท้จริงของสื่อดังกล่าว |

2. ตรวจสอบช่วงค่าไดอิเล็กทริกที่อนุญาตให้เครื่องส่งใช้งานได้ รวมถึงระยะการวัดที่กำหนดไว้ |

3. เลือกเสาอากาศและความถี่การดำเนินงานที่เหมาะสม |

4. อย่าให้ตัวสะท้อนสัญญาณคงที่ที่มีประสิทธิภาพสูงตั้งอยู่ในบริเวณที่เป็นลำแสงหลัก |

5. ตรวจสอบเส้นโค้งสัญญาณสะท้อน เพื่อยืนยันว่ามีช่องว่างของสัญญาณที่เพียงพอ

6. พิจารณาใช้เรดาร์คลื่นนำทางในกรณีที่เหมาะสม

8. ทำไมหัวติดตั้งจึงอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของเรดาร์?

หัวฉีดติดตั้งที่มีลักษณะยาวและแคบ อาจก่อให้เกิดการสะท้อนแสงเพิ่มเติม และอาจจำกัดการแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพจากเสาอากาศ ได้:

ตรวจสอบ:

• เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของหัวฉีด;

• ความยาวของหัวฉีด;

• เสาอากาศควรยื่นออกไปนอกขอบเขตของหัวฉีดหรือไม่;

• จุดเชื่อมภายในหรือส่วนที่นูนออก;

• ความเข้ากันได้ระหว่างรูปทรงของเสาอากาศกับการออกแบบหัวฉีด

9. ระยะห่างระหว่างเรดาร์กับผนังถังควรมีเท่าใด?

ไม่มีกฎทั่วไปที่เรียกว่า "D/6" ซึ่งสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับการติดตั้งเรดาร์ทุกประเภทได้

แนวคิดที่มีประโยชน์มากกว่าคือพื้นที่ครอบคลุมของลำแสง ที่ครอบคลุมตลอดช่วงการวัดทั้งหมด

ลำแสงหลักควรหลีกเลี่ยงผนังถัง โครงค้ำยัน อุปกรณ์กวน ท่อเติมของเหลว และสิ่งสะท้อนแสงที่มีความแข็งแรงอื่น ๆ ให้ไกลที่สุดเท่าที่เป็นไปได้

10. ควรดำเนินการอย่างไรเมื่อพบสิ่งกีดขวางภายใน?

หนึ่งในข้อกำหนดสำคัญที่ปฏิบัติได้จริงคือ:

1. ปรับปรุงตำแหน่งการติดตั้งให้เหมาะสม;

2. เลือกลำรังสีที่มีความกว้างแคบลง หากเหมาะสม;

3. ปรับขนาดหรือทิศทางของเสาอากาศให้เหมาะสมที่สุด;

4. ตรวจสอบเส้นโค้งสัญญาณสะท้อนที่เกิดขึ้นจริง;

5. ใช้การยับยั้งสัญญาณสะท้อนแบบคงที่เฉพาะในกรณีที่มีสัญญาณรบกวนที่ไม่อาจหลีกเลี่ยงได้;

ไม่ควรใช้การยับยั้งสัญญาณสะท้อนที่เกิดขึ้นผิดปกติจากซอฟต์แวร์ เพื่อชดเชยการติดตั้งทางกลที่มีข้อบกพร่องในพื้นฐาน

11. ทำไมการควบแน่นและการสะสมของสิ่งสกัดจึงเป็นปัจจัยที่มีผลต่อการเลือกเสาอากาศด้วย?

ฟิล์มน้ำ ฝุ่น หรือชั้นเคลือบจากกระบวนการผลิตที่ปรากฏบนเสาอากาศ จะส่งผลให้สภาวะแม่เหล็กไฟฟ้าในบริเวณใกล้ๆ เครื่องส่งเปลี่ยนแปลงไป

สำหรับการประยุกต์ใช้งานที่มีการควบแน่นหรือการสะสมของสิ่งสกัดในระดับสูง อาจได้รับประโยชน์จากการใช้รูปทรงเสาอากาศที่ออกแบบมาเพื่อต่อต้านการสะสมของสิ่งสกัด วัสดุที่เหมาะสมสำหรับด้านที่สัมผัสกับกระบวนการผลิต การระบายอากาศด้วยอากาศบริสุทธิ์ หรือการออกแบบที่ทำให้สามารถทำความสะอาดได้ง่าย

12.ข้ออ้างสำหรับการเลือกเสาอากาศอย่างรวดเร็ว

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่สูงขึ้นหมายความว่าความแม่นยำจะสูงขึ้นหรือไม่?

คำตอบ: ไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้นโดยทั่วไปจะหมายถึงการสะท้อนสัญญาณที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ในขณะที่ความแม่นยำของระยะทางพื้นฐานนั้นขึ้นอยู่กับการออกแบบของเครื่องส่งเป็นหลัก

คำถามที่ 2: ความถี่ 80GHz ดีกว่า 26GHz เสมอหรือไม่?

คำตอบ: ไม่ใช่ ข้อดีหลักของความถี่ 80GHz คือการใช้เสาอากาศที่มีขนาดกะทัดรัดและมีลำแสงที่แคบกว่า

คำถามที่ 3: เสาอากาศที่มีขนาดใหญ่กว่าจะดีกว่าเสมอหรือไม่?

A: ไม่ใช่ แม้ว่ารูเปิดที่มีขนาดใหญ่ขึ้นจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการมุ่งเป้า แต่ก็ทำให้ต้องใช้พื้นที่ติดตั้งเพิ่มขึ้นด้วย

คำถามที่ 4: จำเป็นต้องวัดน้ำมันที่มีค่าคงที่ต่ำด้วยเรดาร์คลื่นนำทุกครั้งหรือไม่?

คำตอบ: ไม่จำเป็น เนื่องจากเรดาร์ในอวกาศอิสระสามารถใช้วัดของเหลวที่มีค่าคงที่ต่ำได้หลายชนิด หากเลือกอย่างเหมาะสม

คำถามที่ 5: จำเป็นต้องติดตั้งเรดาร์ให้อยู่ห่างจากผนังถังเป็น 1/6 ของความสูงถังหรือไม่?

คำตอบ: ไม่จำเป็น ตำแหน่งที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับมุมของลำแสง ความสูงของถัง และลักษณะทางเรขาคณิตภายในถัง

Q6: มีข้อมูลใดบ้างที่จำเป็นสำหรับการเลือกเรดาร์?

A: คุณสมบัติของตัวกลางและคุณสมบัติไดอิเล็กทริก, ความสูงและเส้นผ่านศูนย์กลางของถัง, ช่วงการวัด, หัวฉีดสำหรับติดตั้ง, โครงสร้างภายใน, อุณหภูมิ, ความดัน, ฟอง, การควบแน่นของไอน้ำ, และพื้นผิวต่อประสานที่ต้องการ — บทสรุป

การวัดระดับเรดาร์ที่มีความเสถียรขึ้นอยู่กับว่าสัญญาณสะท้อนที่แท้จริงของผลิตภัณฑ์มีช่วงสัญญาณที่เพียงพอหรือไม่

คุณสมบัติไดอิเล็กทริกของตัวกลางเป็นตัวกำหนดว่าพื้นผิวจะสะท้อนพลังงานเรดาร์ได้มากน้อยเพียงใด ในขณะที่เสาอากาศและความถี่ในการทำงานเป็นตัวกำหนดว่าพลังงานดังกล่าวจะถูกส่งผ่าน จัดโฟกัส และรับกลับมาอย่างไร

ดังนั้น สื่อที่มีค่าไดอิเล็กทริกต่ำ ระยะส่งสัญญาณที่ไกล และรูปทรงของภาชนะที่ซับซ้อน จึงจำเป็นต้องมีการประเมินเสาอากาศ ความถี่ และการจัดวางการติดตั้งร่วมกันเป็นระบบการวัดที่สมบูรณ์ในหนึ่งระบบเดียว