เซ็นเซอร์ระดับเรดาร์ใช้ทำอะไร? การประยุกต์ใช้งานและหลักการทำงาน

เซ็นเซอร์ระดับเรดาร์ถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ใด? ข้อบ่งใช้ หลักการทำงาน และคู่มือการเลือกใช้งาน

เซ็นเซอร์ระดับเรดาร์ถูกนำมาใช้เป็นหลักสำหรับการวัดระดับของของเหลว ระดับของวัสดุที่อยู่ในสถานะก้อน หรือระดับน้ำอย่างต่อเนื่อง () โดยติดตั้งไว้เหนือถัง อ่างเก็บน้ำ ช่องนำน้ำ หรือไซโล เพื่อวัดระยะทางระหว่างเซนเซอร์กับพื้นผิวของวัสดุ ซึ่งระยะทางดังกล่าวจะถูกแปลงเป็นระดับที่แท้จริง หรือพื้นที่ว่างที่ยังคงเหลืออยู่

เนื่องจากเรดาร์แบบไม่สัมผัสโดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องจุ่มอยู่ภายในสื่อในกระบวนการผลิต จึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น การบำบัดน้ำ ถังเก็บสารเคมี การจัดเก็บน้ำมัน ระบบการใช้งานส่วนผสมแข็ง-น้ำ ถังเก็บผงและวัสดุเม็ด รวมถึงการติดตามระดับน้ำในระบบไฮโดรโลยี

1. เซ็นเซอร์ระดับแบบเรดาร์วัดค่าอะไรกันแน่?

เซ็นเซอร์ระดับแบบเรดาร์วัดระยะทางโดยตรงระหว่างตัวเซ็นเซอร์กับพื้นผิวของวัสดุเครื่องมือจะใช้ค่าอ้างอิงการติดตั้งหรือขนาดของภาชนะในการคำนวณระดับของของเหลว ระดับของของแข็งแบบรวม หรือช่องว่างว่างเปล่า ตามที่ระบุใน

: ระดับของของเหลว

น้ำ น้ำเสีย น้ำมัน กรด เบส ตัวทำละลาย และของเหลวอื่นที่ใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรม |

ระดับส่วนผสมแข็ง |

ตะกอนที่คัดเลือก ส่วนผสมแข็งจากแร่ และสื่อในกระบวนการที่มีสิ่งเจือปนแขวนลอย |

ระดับของแข็งในรูปแบบก้อน |

ผง เม็ดก้อน ธัญพืช ซีเมนต์ แร่ และวัตถุดิบทางเคมี |

ระดับน้ำ |

ถังเก็บ น้ำในแม่น้ำ ช่องทางน้ำ ถังเก็บน้ำ และสถานการณ์อื่นที่เกี่ยวข้องกับการตรวจสอบสภาพน้ำ

ระดับ = ความสูงอ้างอิง − ระยะทางจากเซนเซอร์ถึงพื้นผิววัสดุ

2. เซนเซอร์ระดับแบบเรดาร์ทำงานอย่างไร?

เซ็นเซอร์เรดาร์แบบไม่สัมผัสจะส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปยังพื้นผิวที่อยู่ภายใต้กระบวนการทำงาน คลื่นดังกล่าวจะสะท้อนกลับจากพื้นผิวที่เป็นของเหลวหรือของแข็ง จากนั้นจะถูกรับกลับมาโดยเสาอากาศ

อุปกรณ์นี้คำนวณระยะทางโดยการวิเคราะห์เวลาที่สัญญาณใช้ในการเดินทาง หรือในเรดาร์แบบ FMCW คือการวิเคราะห์ความแตกต่างของความถี่ระหว่างสัญญาณที่ส่งออกไปกับสัญญาณสะท้อนกลับ

เรดาร์ไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วของเสียงในอากาศ จึงสามารถทำงานได้ในสภาวะสุญญากาศ และโดยทั่วไปแล้วเหมาะสมกว่าการวัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสำหรับการประยุกต์ใช้งานที่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างรุนแรง มีไอน้ำ หรือมีฝุ่นละออง อย่างไรก็ตาม ขีดจำกัดการใช้งานที่แท้จริงยังคงขึ้นอยู่กับแบบจำลองเรดาร์ที่เลือกใช้ เอนเทนนา และเงื่อนไขของกระบวนการผลิต

3. เซนเซอร์วัดระดับด้วยเรดาร์สามารถวัดในสื่อใดบ้าง?

เรดาร์สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับสื่อหลากหลายประเภทได้ อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้งานที่แตกต่างกันอาจต้องการความถี่ของเรดาร์ แบบออกแบบเสาอากาศ และการเชื่อมต่อระบบที่แตกต่างกัน

4. เซ็นเซอร์วัดระดับด้วยเรดาร์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในบริบทใดบ้าง?

การบำบัดน้ำและน้ำเสีย

การตรวจสอบระดับอย่างต่อเนื่องในถังน้ำ ถังน้ำเสีย ถังเติมสารเคมี และถังน้ำสำหรับกระบวนการผลิต |

การประมวลผลสารเคมี |

ถังกรดและด่าง ถังตัวทำละลาย ถังปฏิกรณ์ และถังสำหรับกระบวนการผลิต |

น้ำมันและการจัดเก็บ |

การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องสำหรับถังจัดเก็บน้ำมัน เชื้อเพลิง และของเหลวอื่นๆ |

ซิลโล่สำหรับการจัดเก็บของแข็งในปริมาณมาก |

การวัดระดับของซีเมนต์ แร่ธาตุ ธัญพืช เม็ดสารเคมี และผงสารเคมี

การติดตามตรวจสอบลักษณะทางน้ำ

การวัดระดับน้ำแบบไม่สัมผัสในแม่น้ำ อ่างเก็บน้ำ ช่องทางน้ำ และแหล่งน้ำเปิด

5. เงื่อนไขของกระบวนการใดที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเรดาร์?

ข้อได้เปรียบหลักประการหนึ่งของเรดาร์คือความสามารถในการประยุกต์ใช้งานได้อย่างกว้างขวาง โดยขึ้นอยู่กับแบบจำลองที่ใช้ เรดาร์สามารถนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมต่าง ๆ ได้ เช่น สภาพแวดล้อมในชั้นบรรยากาศ สภาพแวดล้อมที่มีความดัน สภาพแวดล้อมสุญญากาศ สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง สภาพแวดล้อมที่มีไอน้ำเป็นองค์ประกอบหลัก สภาพแวดล้อมที่มีฝุ่น และสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

เซนเซอร์ไม่ควรอยู่ในสภาพที่จมอยู่ในตัวกลาง

มีฝุ่นหรือของแข็งในปริมาณมากปรากฏอยู่

มีไอน้ำหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิปรากฏอยู่

ถังปฏิบัติการทำงานภายใต้สภาวะสุญญากาศหรือความดัน

ตัวกลางในกระบวนการมีคุณสมบัติกัดกร่อน

จำเป็นต้องมีการวัดระดับอย่างต่อเนื่องในระยะไกล

กระบวนการที่มีความต้องการเฉพาะยังคงจำเป็นต้องมีการเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมกับลักษณะการใช้งานนั้นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ของเหลวที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อนจำเป็นต้องใช้อุจจาระและวัสดุปิดผนึกสำหรับกระบวนการที่เหมาะสม สำหรับการใช้งานในสภาวะอุณหภูมิสูงหรือความดันสูง จำเป็นต้องใช้ค่าการรับมือตามข้อกำหนดของกระบวนการที่เหมาะสม ส่วนในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นหรือมีแนวโน้มเกิดการควบแน่น จำเป็นต้องใช้โครงสร้างและวิธีการติดตั้งของอุจจาระที่เหมาะสม

6. เซนเซอร์ระดับรังดาร์ไม่สามารถวัดค่าใดโดยตรง?

เซนเซอร์วัดระดับด้วยเรดาร์แบบมาตรฐานถูกออกแบบมาเพื่อวัดระยะทางและระดับเป็นหลักโดยทั่วไปแล้ว ไม่ได้วัดค่าความเร็วการไหล อัตราการไหล อุณหภูมิ ความดัน ความเข้มข้น หรือพารามิเตอร์คุณภาพน้ำโดยตรง

ตัวอย่างเช่น เซนเซอร์เรดาร์วัดระดับน้ำสามารถใช้วัดระดับน้ำในแม่น้ำหรือช่องน้ำได้ หากยังต้องการทราบความเร็วของน้ำที่ผิวสัมผัส โดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้เซนเซอร์เรดาร์วัดความเร็วที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ สำหรับการคำนวณอัตราการไหลนั้น โดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้ข้อมูลทั้งระดับน้ำ ความเร็วของน้ำ และข้อมูลภาคตัดขวางของช่องน้ำหรือแม่น้ำ

ในทำนองเดียวกัน ถังในกระบวนการอุตสาหกรรมที่ต้องการการควบคุมอุณหภูมิ ความดัน ความหนาแน่น หรือตัวแปรกระบวนการอื่น ๆ จำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์เฉพาะทางเพิ่มเติม หรือระบบการวัดหลายตัวแปร

7. ความแตกต่างระหว่างเรดาร์แบบไม่สัมผัสกับเรดาร์แบบคลื่นนำคืออะไร?

การวัดระดับน้ำด้วยเรดาร์แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ เรดาร์แบบไม่สัมผัส และเรดาร์แบบคลื่นนำทาง โดยเรดาร์แบบไม่สัมผัสจะส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านพื้นที่ว่างภายในเรือ ซึ่งเหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้งานในบ่อเก็บสินค้า สังเกตระดับน้ำ และการจัดการวัสดุของแข็งในปริมาณมากส่วนใหญ่

เรดาร์คลื่นนำทางจะส่งพัลส์เรดาร์ไปตามแท่งโลหะ สายเคเบิล หรือหัวตรวจวัดแบบโคแอกซิอัล ซึ่งสอดเข้าไปในตัวกลางที่อยู่ภายใต้กระบวนการทำงาน เครื่องมือเรดาร์คลื่นนำทางบางชนิดยังสามารถวัดค่าที่บริเวณรอยต่อระหว่างของเหลวสองชนิดที่ไม่สามารถผสมกันได้อีกด้วย

สำหรับการประยุกต์ใช้งานทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับของเหลวและของแข็งในปริมาณมาก สามารถเลือกใช้เรดาร์แบบไม่สัมผัสได้ โดยพิจารณาจากระยะทาง มุมของลำแสง และเงื่อนไขของกระบวนการผลิต ส่วนเรดาร์แบบคลื่นนำทางนั้นสามารถนำมาใช้ในกรณีที่เหมาะสม เช่น บริเวณรอยต่อ ห้องเบย์พาส หรือการวัดที่ใช้หัววัดนำทาง

8. ทำไมคุณสมบัติของตัวกลางในกระบวนการผลิตจึงมีความสำคัญ?

สัญญาณเรดาร์จะต้องให้การสะท้อนที่เพียงพอจากพื้นผิวของวัสดุ เพื่อให้การตรวจวัดระดับสามารถดำเนินการได้อย่างเสถียรคุณสมบัติไดอิเล็กทริกของตัวกลางในกระบวนการผลิตมีผลต่อความแรงของสัญญาณสะท้อนกลับ

ของเหลวที่มีค่าไดอิเล็กทริกต่ำมักให้การสะท้อนที่ผิวที่อ่อนกว่า ดังนั้นคุณภาพของสัญญาณจึงมีความสำคัญมากยิ่งขึ้นในกรณีที่ระยะทางไกลหรือระดับของของเหลวต่ำ ฟองน้ำ การควบแน่นของไอน้ำ ฝุ่นละออง มุมระหว่างวัสดุกับผิว และการสะสมของสัญญาณบนเสาอากาศ ล้วนสามารถส่งผลต่อสัญญาณสะท้อนกลับได้

ดังนั้น การระบุเพียงว่า "ผมต้องการวัดระดับของของเหลว" จึงมักไม่เพียงพอสำหรับการเลือกเครื่องมืออย่างแม่นยำ จำเป็นต้องให้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมของกระบวนการผลิตและข้อมูลการติดตั้งด้วย

9.ข้อมูลใดบ้างที่จำเป็นสำหรับการเลือกเซ็นเซอร์วัดระดับด้วยเรดาร์?

อย่างน้อยที่สุด ให้ระบุข้อมูลดังต่อไปนี้ตัวแปรต่างๆ ได้แก่ ตัวกลางในกระบวนการ, ระยะทางสูงสุดสำหรับการวัด, อุณหภูมิในกระบวนการ, ความดันในกระบวนการ และรูปทรงของภาชนะ () ซึ่งตัวแปรเหล่านี้มีผลโดยตรงต่อการเลือกความถี่เรดาร์, เอนเทนนา, ระยะวัด และการเชื่อมต่อระบบในกระบวนการ

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: เซ็นเซอร์วัดระดับด้วยเรดาร์ถูกใช้เพื่ออะไร?

คำตอบที่ 1: เซ็นเซอร์นี้ถูกใช้เป็นหลักสำหรับการวัดระดับของของเหลว ระดับน้ำ หรือระดับของของแข็งจำนวนมากอย่างต่อเนื่อง โดยการวัดระยะทางระหว่างเซ็นเซอร์กับพื้นผิวของวัสดุ

คำถามที่ 2: เซนเซอร์วัดระดับด้วยเรดาร์สามารถใช้วัดระดับน้ำได้หรือไม่? คำตอบ

A2: ได้ โดยเรดาร์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายสำหรับถังเก็บน้ำ อ่างเก็บน้ำ บ่อกรองน้ำเสีย แม่น้ำ และการประยุกต์ใช้อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการติดตามตรวจสอบระดับน้ำ

คำถามที่ 3: เซนเซอร์ระดับเรดาร์สามารถวัดปริมาณผงได้หรือไม่?

A3: สามารถวัดได้ โดยเรดาร์แบบความถี่สูงที่มีลำแสงแคบนั้นถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในไซโลสำหรับผงและวัสดุที่มีลักษณะเป็นเม็ด สำหรับการเลือกใช้งาน ควรพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ปริมาณฝุ่น ระยะทาง มุมระหว่างวัสดุกับพื้นผิว และค่าการสะท้อนคลื่น เป็นต้น

คำถามที่ 4: เซนเซอร์ระดับน้ำแบบเรดาร์สามารถวัดความเร็วได้หรือไม่?

A4: เซนเซอร์ระดับน้ำแบบเรดาร์มาตรฐานจะวัดระดับน้ำเป็นหลัก ส่วนการวัดความเร็วของน้ำที่ผิวหน้าโดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้เซนเซอร์วัดความเร็วแบบเรดาร์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ

Q5: เซนเซอร์เรดาร์สามารถใช้วัดของเหลวที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อนได้หรือไม่?

A5: สามารถใช้ได้ หากใช้เสาอากาศที่ทนต่อการกัดกร่อนที่เหมาะสม ร่วมกับการติดตั้งระบบปิดผนังสำหรับกระบวนการผลิต ทั้งนี้ จำเป็นต้องตรวจสอบประเภทของของเหลว ความเข้มข้น อุณหภูมิ และความดัน เพื่อให้มั่นใจว่าวัสดุที่ใช้มีความเข้ากันได้

Q6: เซนเซอร์ระดับน้ำแบบเรดาร์สามารถวัดอัตราการไหลได้โดยตรงหรือไม่?

A6: เซ็นเซอร์วัดระดับแบบเรดาร์มาตรฐานสามารถวัดระดับได้โดยตรง สำหรับการไหลในช่องเปิดหรือแม่น้ำ โดยทั่วไปจำเป็นต้องมีข้อมูลทั้งระดับ ความเร็ว และหน้าตัดของช่องทางไหล

คำถามที่ 7: ความแตกต่างระหว่างการวัดระดับด้วยเรดาร์ กับเรดาร์คลื่นนำทาง มีอะไรบ้าง?

A7: เรดาร์แบบไม่สัมผัสส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านช่องว่าง ส่วนเรดาร์แบบคลื่นนำทางจะส่งพัลส์เรดาร์ตามแท่ง สายเคเบิล หรือหัวตรวจวัดแบบโคแอกซิอัล ซึ่งสอดเข้าไปในตัวกลางกระบวนการทำงาน

Q8: เซนเซอร์ระดับแบบเรดาร์สามารถเชื่อมต่อกับ PLC ได้หรือไม่?

A8: ใช่ โดยขึ้นอยู่กับรุ่นของอุปกรณ์ อินเทอร์เฟซต่างๆ เช่น 4-20mA, HART และ RS485 Modbus RTU สามารถนำมาใช้เพื่อการผสานรวมกับ PLC, DCS, RTU และระบบการรวบรวมข้อมูลได้

บทสรุป

จุดประสงค์หลักของเซนเซอร์วัดระดับด้วยเรดาร์คือการวัดระดับของของเหลว ของแข็งที่อยู่ในสถานะรวม หรือน้ำอย่างต่อเนื่อง โดยเซนเซอร์นี้ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อกำหนดระยะห่างระหว่างเซนเซอร์กับพื้นผิวของวัสดุ ซึ่งถูกนำมาประยุกต์ใช้อย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น การบำบัดน้ำ ถังเก็บสารเคมี การจัดเก็บน้ำมัน ของแข็งในสถานะแขวนลอย การติดตามตรวจสอบสภาพน้ำ รวมถึงไซโลสำหรับการจัดเก็บผงหรือวัสดุที่มีลักษณะเป็นเม็ด

เรดาร์ใช้สำหรับวัดระยะทางและระดับเป็นหลัก โดยไม่สามารถทดแทนเซนเซอร์เฉพาะสำหรับการวัดความเร็ว อัตราการไหล อุณหภูมิ หรือความดันได้โดยตรง การเลือกเรดาร์อย่างเหมาะสมควรพิจารณาจากลักษณะของของไหลในกระบวนการ ระยะการวัดสูงสุด อุณหภูมิ ความดัน ปริมาณโฟม ไอระเหย ฝุ่น ความสามารถในการกัดกร่อน รวมถึงรูปทรงของภาชนะ เพื่อกำหนดความถี่ของเรดาร์ แอนเทนนา และระบบการเชื่อมต่อที่เหมาะสม

METRAVON เซนเซอร์ระดับเรดาร์สามารถตั้งค่าให้รองรับช่วงการวัดที่แตกต่างกัน การเชื่อมต่อระบบกระบวนการ และการเชื่อมต่ออุตสาหกรรม เช่น 4-20mA ได้ mA และ RS485 Modbus RTU สำหรับการวัดระดับอย่างต่อเนื่องในถังจัดเก็บ ระบบตรวจสอบระดับน้ำ และไซโลสำหรับการขนส่งของแข็งในปริมาณมาก