เรดาร์วัดระดับความถี่สูง: หลักการ ข้อดี และการใช้งาน

I. เครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงคืออะไร?

เครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงเป็นเครื่องมือวัดในภาคอุตสาหกรรมที่ใช้คลื่นไมโครเวฟความถี่สูงสำหรับการวัดระดับอย่างต่อเนื่อง ขึ้นอยู่กับชนิดของสื่อที่วัด สามารถจัดประเภทได้เป็นเครื่องวัดระดับของเหลวด้วยเรดาร์ความถี่สูง หรือเครื่องวัดระดับวัสดุด้วยเรดาร์ความถี่สูง

ผลิตภัณฑ์เรดาร์ความถี่สูงบางชนิดใช้ความถี่ในการส่งสัญญาณประมาณ 25 GHz ส่วนผลิตภัณฑ์สำหรับใช้งานในภาคอุตสาหกรรมที่ทำงานที่ความถี่ 24 GHz, 26 GHz หรือช่วงความถี่อื่น ๆ ก็มีจำหน่ายอย่างแพร่หลายเช่นกัน ทั้งนี้ ควรยืนยันความถี่ในการทำงานที่กำหนดให้ตามเอกสารข้อมูลของรุ่นที่เกี่ยวข้อง

เครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงสามารถใช้งานได้ดังนี้:

• การติดตั้งแบบเกลียว;

• การติดตั้งแบบแฟลนจ์;

สามารถใช้สำหรับการวัดระดับในเครื่องปฏิกรณ์ ถังเก็บสินค้า ถังเก็บวัสดุแข็ง และภาชนะอื่นๆ

รุ่นบางรุ่นสามารถให้ช่วงการวัดได้ประมาณ 30 เมตร ซึ่งช่วงการวัดจริงขึ้นอยู่กับรุ่นของเรดาร์ อุปกรณ์เสาอากาศ สภาพสื่อ และเงื่อนไขการติดตั้ง

II. หลักการทำงานของเครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูง

: เครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงจะสร้างสัญญาณพัลส์ไมโครเวฟความถี่สูงผ่านวงจรอิเล็กทรอนิกส์ จากนั้นส่งสัญญาณดังกล่าวไปยังพื้นผิวของสื่อที่ทำการวัดผ่านเสาอากาศ

กระบวนการวัดขั้นพื้นฐานสามารถสรุปได้ดังนี้:

สร้างสัญญาณพัลส์ไมโครเวฟ → ส่งสัญญาณผ่านเสาอากาศ → การสะท้อนจากพื้นผิวสื่อ → เสาอากาศรับสัญญาณสะท้อนกลับ → คำนวณเวลาการส่งผ่านสัญญาณ → คำนวณระดับ

อุปกรณ์เรดาร์ความถี่สูงบางชนิดใช้เส้นไมโครสตริปความถี่สูงและโครงสร้างทางนำคลื่น โดยส่งสัญญาณพัลส์ไมโครเวฟผ่านวัสดุ PTFE และโครงสร้างเสาอากาศอื่นๆ

เมื่อสัญญาณเรดาร์ส่งถึงพื้นผิวของของเหลวหรือวัสดุแข็งที่ทำการวัด พลังงานส่วนหนึ่งจะถูกสะท้อนกลับและถูกรับโดยเสาอากาศเดียวกัน

อุปกรณ์จะวิเคราะห์ช่วงเวลาระหว่างสัญญาณที่ส่งออกไปกับสัญญาณที่ส่งกลับมา เพื่อคำนวณระยะทางจากเสาอากาศไปยังพื้นผิวของสื่อที่ทำการวัด จากนั้นจึงแปลงระยะทางดังกล่าวให้เป็นระดับของเหลวหรือระดับของวัสดุ

ดังนั้น สิ่งที่เครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงวัดเป็นอันดับแรกในทางพื้นฐานคือ:

ระยะทางจากเรดาร์ไปยังพื้นผิวของสื่อ

III. สื่อใดที่เหมาะสมสำหรับการใช้เครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูง?

เครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงสามารถใช้ในการวัดปริมาณของของเหลวและวัสดุแข็งอย่างต่อเนื่องได้

โดยเฉพาะในงานประยุกต์ใช้กับวัสดุรูปทรงแข็ง สามารถใช้ได้ดังนี้:

• วัสดุเม็ด;

• วัสดุเทกอง;

• วัสดุในรูปผง;

• ไซโลวัสดุเทกอง;

• ภาชนะสำหรับกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรม

เรดาร์ความถี่สูงยังมีการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในสถานที่ที่มีฝุ่น ละอองควบแน่น ไอน้ำ หรือสภาพพื้นผิวของสื่อที่ซับซ้อนปรากฏอยู่

ขณะเลือกใช้ผลิตภัณฑ์จริง ควรยืนยันปัจจัยต่อไปนี้:

• ประเภทของสื่อวัด;

• ระยะการวัดสูงสุด;

• ขนาดของไซโล;

• สภาพของฝุ่น;

• สภาพของไอน้ำและการควบแน่น;

• ตำแหน่งการติดตั้ง;

• ประเภทของเสาอากาศ;

IV. ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงคืออะไร?

เมื่อเปรียบเทียบกับเรดาร์แบบพัลส์ที่มีความถี่ต่ำ เครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงมีลักษณะเฉพาะตัวในด้านขนาดเสาอากาศ ลักษณะการส่งสัญญาณตามทิศทาง และการประยุกต์ใช้งานในถังขนาดเล็ก

1. ลำแสงที่มีความเข้มข้นสูง

ระบบเรดาร์ความถี่สูงที่ความถี่ 24 GHz, 25 GHz และ 26 GHz มีความยาวคลื่นที่ค่อนข้างสั้น

เมื่อใช้เสาอากาศที่ออกแบบอย่างเหมาะสม จะสามารถสร้างลำแสงเรดาร์ที่มีความเข้มข้นสูงได้ ซึ่งช่วยให้สัญญาณสามารถส่องสว่างพื้นที่เป้าหมายได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น

ข้อดีในทางปฏิบัติของวิธีนี้มีอยู่ในเรือที่มีสัญญาณรบกวนจากโครงสร้างภายในบางประการ

2ขนาดเสาอากาศที่เล็กกว่า (

): เมื่อความถี่ในการทำงานเพิ่มขึ้น สามารถใช้โครงสร้างเสาอากาศที่มีขนาดกะทัดรัดได้ภายใต้เงื่อนไขการออกแบบที่เทียบเคียงกันได้

ดังนั้น เรดาร์ความถี่สูงจึงเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับ:

• เรือที่มีช่องติดตั้งขนาดเล็ก;

• ถังเก็บของขนาดเล็ก;

• อุปกรณ์ที่มีพื้นที่ติดตั้งจำกัด;

• เตากระบวนการขนาดเล็ก;

ขนาดเสาอากาศที่เล็กกว่าสามารถช่วยให้การติดตั้งทางกลเป็นไปอย่างง่ายขึ้นในบางการประยุกต์ใช้งานในภาคสนาม;

3. เหมาะสำหรับการวัดปริมาณวัสดุแข็งในรูปแบบมวล

ความยาวคลื่นของเรดาร์ความถี่ 26 GHz อยู่ที่ประมาณ 11 มม.

ในการวัดระดับวัสดุแข็งในรูปแบบมวล สามารถใช้เรดาร์ความถี่สูงเพื่อตรวจสอบระดับอย่างต่อเนื่องสำหรับวัสดุในรูปแบบเม็ดหรือวัสดุแข็งชนิดอื่นได้

เนื่องจากพื้นผิวของวัสดุแข็งมักไม่เรียบเท่ากับพื้นผิวของของเหลว ดังนั้นการเลือกใช้เรดาร์ควรพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้ด้วย:

• พื้นผิววัสดุที่เอียง;

• ฝุ่น;

• ขนาดอนุภาค;

• โครงสร้างภายในของไซโล;

• ตำแหน่งการเติมวัสดุ;

ความถี่สูงเป็นเพียงปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อประสิทธิภาพการวัดเท่านั้น และไม่สามารถใช้เพียงปัจจัยนี้ในการกำหนดผลการวัดสุดท้ายได้

V. ทำไมเรดาร์ความถี่สูงจึงเหมาะสมสำหรับถังเก็บสินค้าขนาดเล็ก?

ในถังที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กและความสูงโดยรวมต่ำ หากลำแสงเรดาร์มีความกว้างมากเกินไป จะมีแนวโน้มสูงที่จะส่องสว่างผนังถังหรือโครงสร้างภายในได้

เนื่องจากเรดาร์ความถี่สูงสามารถใช้เสาอากาศขนาดเล็กกว่าได้ และโดยทั่วไปให้คุณสมบัติการกำหนดทิศทางที่ดีกว่า จึงสามารถลดสัญญาณรบกวนบางส่วนที่เกิดจากผนังถังและโครงสร้างโดยรอบได้

ดังนั้น ระบบเรดาร์ความถี่สูงจึงให้เงื่อนไขการติดตั้งที่เหมาะสมสำหรับถังเก็บสินค้าขนาดเล็กและภาชนะกระบวนการขนาดเล็ก

อย่างไรก็ตาม ยังจำเป็นต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดต่อไปนี้ในระหว่างการติดตั้ง:

• จัดแนวเสาอากาศให้ตรงกับพื้นผิวของสื่ออย่างถูกต้อง;

• หลีกเลี่ยงบริเวณทางเข้าสำหรับการเติมสื่อ;

• หลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางที่เห็นได้ชัด;

• หลีกเลี่ยงการติดตั้งเสาอากาศให้ใกล้กับผนังถังเกินไป;

VI. ฝุ่น ไอน้ำ และสิ่งปนเปื้อนบนเสาอากาศส่งผลต่อเรดาร์ความถี่สูงหรือไม่?

หลังจากใช้งานเป็นเวลานานในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม พื้นผิวของเสาอากาศเรดาร์อาจมีการสะสมอย่างค่อยเป็นค่อยไปดังนี้:

• ฝุ่น;

• ไอน้ำ;

• สิ่งปนเปื้อน;

• น้ำควบแน่น

สารที่สะสมเหล่านี้อาจส่งผลกระทบต่อการส่งและรับสัญญาณเรดาร์

เสาอากาศเรดาร์ความถี่สูงโดยทั่วไปมีขนาดกะทัดรัด และสามารถติดตั้งโครงสร้างป้องกันเสาอากาศหรือฝาครอบเสาอากาศที่เหมาะสมได้ตามการใช้งานจริง เพื่อลดผลกระทบบางประการที่เกิดจากไอน้ำและสิ่งปนเปื้อน

อย่างไรก็ตาม ฝาครอบเสาอากาศไม่สามารถทดแทนการบำรุงรักษาตามปกติได้

สำหรับการใช้งานในสภาวะที่มีฝุ่นหนัก การเกิดการควบแน่นบ่อยครั้ง หรือการปนเปื้อนในระยะยาว ควรตรวจสอบสิ่งต่อไปนี้อย่างสม่ำเสมอ:

• พื้นผิวเสาอากาศ;

• โครงสร้างป้องกัน;

• สภาพการปิดผนึก;

• สถานะเสียงสะท้อน

VII. ความแตกต่างระหว่างเรดาร์ความถี่สูงและเรดาร์ความถี่ต่ำคืออะไร?

รุ่นทั้งสองประเภทของเรดาร์ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการวัดระดับ แต่ความถี่ในการทำงานและโครงสร้างเสาอากาศของแต่ละรุ่นมีความแตกต่างกัน

ควรสังเกตว่า ไม่มีความเหนือกว่าหรือด้อยกว่าอย่างสิ้นเชิงระหว่างเรดาร์ความถี่สูงและเรดาร์ความถี่ต่ำ

ประสิทธิภาพการวัดจริงยังขึ้นอยู่กับ:

อุปกรณ์กลาง + เสาอากาศ + ช่วงการวัด + โครงสร้างการติดตั้ง + สภาพแวดล้อมของสถานที่

VIII. การประยุกต์ใช้งานทั่วไปของเครื่องวัดระดับเรดาร์ความถี่สูงคืออะไร?

เครื่องวัดระดับเรดาร์ความถี่สูงสามารถใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมหลากหลายรูปแบบ

การประยุกต์ใช้งานทั่วไป ได้แก่:

ถังเก็บวัสดุแข็ง

ใช้สำหรับการตรวจสอบระดับอย่างต่อเนื่องของวัสดุในรูปเม็ด วัสดุในรูปผง และวัสดุแข็งในรูปปริมาตร

ถังปฏิกิริยา

ใช้สำหรับการวัดระดับของของเหลวหรือระดับวัสดุในถังกระบวนการ

ถังเก็บสินค้าขนาดเล็ก

เมื่อพื้นที่ติดตั้งมีจำกัดและเส้นผ่านศูนย์กลางของถังมีขนาดค่อนข้างเล็ก สามารถดำเนินการวัดได้โดยใช้อันตันที่มีขนาดเล็กกว่าและลำแสงที่มีความเข้มสูง

สภาพแวดล้อมที่มีฝุ่น

ในระหว่างการขนส่งและจัดเก็บวัสดุแข็ง อาจมีฝุ่นในปริมาณมากภายในถังเก็บสินค้า (silo)ขึ้นอยู่กับรุ่นเฉพาะ เรดาร์ความถี่สูงสามารถใช้งานได้ภายใต้สภาวะการทำงานดังกล่าว

เรือที่มีไอน้ำหรือการควบแน่นในน้ำ

โครงสร้างเสาอากาศที่เหมาะสมและการออกแบบระบบป้องกันสามารถลดผลกระทบบางประการที่เกิดจากไอน้ำและสิ่งปนเปื้อนได้

IX. ควรยืนยันพารามิเตอร์ใดบ้างเมื่อเลือกเครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูง?

คำถามที่พบบ่อย;

คำถามที่ 1: ความถี่ในการทำงานโดยทั่วไปของเครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงคือเท่าใด?

ผลิตภัณฑ์เรดาร์ความถี่สูงบางรุ่นทำงานที่ความถี่ 24 GHz, 25 GHz หรือ 26 GHz โดยความถี่ในการทำงานที่เฉพาะเจาะจงจะแตกต่างกันไปตามรุ่น และควรตรวจสอบจากเอกสารข้อมูลของผลิตภัณฑ์

Q2: ทำไมเรดาร์ความถี่ 26 GHz จึงเหมาะสมสำหรับถังเก็บสินค้าขนาดเล็ก?

ความถี่ในการทำงานที่สูงขึ้นช่วยให้สามารถใช้การออกแบบเสาอากาศที่มีขนาดกะทัดรัดได้ และสามารถสร้างลำแสงที่มีความเข้มข้นสูงได้ ด้วยเหตุนี้ ในถังที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กจึงทำให้สามารถหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับผนังถังหรือโครงสร้างภายในได้ง่ายขึ้น

Q3: เรดาร์ความถี่สูงสามารถวัดวัสดุชนิดของแข็งได้หรือไม่?

ได้เครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงสามารถใช้สำหรับการวัดระดับอย่างต่อเนื่องของวัสดุชนิดเม็ด วัสดุชนิดผง และวัสดุแข็งชนิดมวลอื่นๆ

Q4: ความยาวคลื่นของเรดาร์ความถี่ 26 GHz คือเท่าใด?

ความยาวคลื่นของเรดาร์ความถี่ 26 GHz อยู่ที่ประมาณ 11 มม.

Q5: ฝุ่นบนพื้นผิวเสาอากาศจะส่งผลกระทบต่อการวัดหรือไม่?

อาจเป็นได้ฝุ่นหนัก ไอน้ำ หรือสิ่งปนเปื้อนที่สะสมบนพื้นผิวของเสาอากาศ อาจส่งผลกระทบต่อการส่งและรับสัญญาณเรดาร์ตามปกติ ดังนั้น จึงควรดำเนินการตรวจสอบและบำรุงรักษาตามสภาพของสถานที่นั้นๆ คำถาม

Q6: เรดาร์ความถี่สูงมีความแม่นยำมากกว่าเรดาร์ความถี่ต่ำเสมอหรือไม่?

ไม่สามารถกำหนดความแม่นยำในการวัดได้เพียงจากความถี่ในการใช้งานเท่านั้น เนื่องจากความถี่มีผลต่อคุณลักษณะของลำแสงและการออกแบบเสาอากาศ อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำในการวัดจริงยังขึ้นอยู่กับรุ่นของอุปกรณ์ สื่อที่ใช้ ช่วงการวัด สภาพการติดตั้ง และความสามารถในการประมวลผลสัญญาณ

สรุป

เครื่องวัดระดับเรดาร์ความถี่สูงใช้สัญญาณไมโครเวฟความถี่สูงสำหรับการวัดระดับแบบไม่สัมผัสผลิตภัณฑ์บางชนิดใช้งานในช่วงความถี่ เช่น 24 GHz, 25 GHz หรือ 26 GHz

คุณลักษณะหลักของผลิตภัณฑ์ดังกล่าว ได้แก่:

ขนาดเสาอากาศที่เล็กกว่า, ความสามารถในการกำหนดทิศทางสัญญาณได้ดี, ลำแสงที่มีความเข้มข้นสูงในระดับหนึ่ง และเหมาะสมสำหรับการใช้งานในไซโลที่มีวัสดุเป็นของแข็ง, ถังเก็บสินค้าขนาดเล็ก รวมถึงสภาวะการทำงานที่มีฝุ่นหรือมีแนวโน้มเกิดการควบแน่น

อย่างไรก็ตาม ความถี่ในการทำงานที่สูงขึ้นไม่ได้หมายความว่าเครื่องมือจะให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในทุกสภาวะของสถานที่ใช้งาน

สำหรับโครงการจริง ควรเลือกแบบรุ่นของเครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ที่เหมาะสม โดยพิจารณาจากผลการประเมินอย่างครอบคลุมดังนี้:

ประเภทของเรดาร์, ช่วงการวัด, ขนาดของเรือ, ฝุ่น, ไอน้ำในน้ำ, ปรากฏการณ์การควบแน่น, โครงสร้างภายใน และวิธีการติดตั้ง