อังกฤษ
จีน
สเปน
รัสเซีย
โปรตุเกส
ฝรั่งเศส
เยอรมัน
อินโดนีเซีย
เวียดนาม
อาหรับ
อิตาลี
ตุรกี
โปแลนด์
ญี่ปุ่น
เครื่องวัดระดับเรดาร์ FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) ส่งคลื่นต่อเนื่องที่เปลี่ยนความถี่ตามรูปแบบควบคุม สัญญาณสะท้อนกลับมาช้ากว่าสัญญาณส่ง จึงเกิดความต่างความถี่ เครื่องมือใช้ความต่างนี้คำนวณระยะถึงผิววัสดุ แล้วหาค่าระดับจากความสูงอ้างอิงของถัง
หลักการทำงานของ FMCW
วงจรกำเนิดสัญญาณสร้าง frequency sweep และเสาอากาศส่งพลังงานไปยังผิว เมื่อผสมสัญญาณส่งกับสัญญาณสะท้อนจะได้ beat frequency ที่สัมพันธ์กับเวลาเดินทาง การวิเคราะห์สเปกตรัมช่วยแยกเอคโคของผลิตภัณฑ์ออกจากสัญญาณสะท้อนคงที่และประเมินคุณภาพการวัด
ระดับเป็นผลต่างระหว่างความสูงอ้างอิงกับระยะว่าง ดังนั้นจุดอ้างอิง ขนาดหัวต่อ และข้อมูลรูปทรงถังที่ผิดจะทำให้ผลผิด แม้ตัวเครื่องจะมีความแม่นยำสูง
FMCW เทียบกับเรดาร์พัลส์
เรดาร์พัลส์ส่งพัลส์สั้นและวัดเวลาที่กลับมา ส่วน FMCW ส่งคลื่นต่อเนื่องที่เปลี่ยนความถี่และคำนวณจาก beat frequency ทั้งสองแบบให้ผลดีได้ ประสิทธิภาพจริงขึ้นกับการออกแบบ ย่านความถี่ เสาอากาศ อัลกอริทึม และสภาพกระบวนการ
ไม่ควรสรุปความแม่นยำจากชื่อเทคโนโลยีเพียงอย่างเดียว ต้องเปรียบเทียบ linearity, repeatability, เขตใกล้ ความเสถียรตามอุณหภูมิ และความสามารถแยกเอคโค
เรดาร์ไม่สัมผัสและเรดาร์คลื่นนำทาง
เรดาร์ไม่สัมผัสส่งสัญญาณผ่านอากาศจากเสาอากาศ ส่วน guided wave radar นำพัลส์ตามแท่งหรือสายที่สัมผัสตัวกลาง โพรบอาจช่วยในถังเล็กหรือสารที่สะท้อนอ่อน แต่ได้รับผลจากคราบและต้องเข้ากันได้กับสาร
การวัดแนวแบ่งของเหลวสองชนิดต้องยืนยันค่าคงที่ไดอิเล็กทริก ความหนาชั้น อิมัลชัน และชนิดโพรบ หากไม่ต้องการชิ้นส่วนในตัวกลาง เรดาร์ไม่สัมผัสมักเหมาะกว่า
บทบาทของเสาอากาศและหัวต่อ
เสาอากาศสร้างลำคลื่นและเชื่อมสัญญาณเข้ากับพื้นที่กระบวนการ เสาอากาศใหญ่หรือความถี่สูงมักให้ลำคลื่นแคบ แต่ต้องเหมาะกับระยะและหัวต่อ หัวต่อยาวแคบอาจทำหน้าที่เป็น waveguide ที่ไม่ต้องการและสร้างเอคโคใกล้
วัสดุเสาอากาศและซีลต้องทนต่ออุณหภูมิ ความดัน และสารเคมี การควบแน่น การตกผลึก หรือฝุ่นบนเสาอากาศลดพลังงานเอคโค
ผลของคุณสมบัติตัวกลาง
ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูงมักให้การสะท้อนแรงกว่า ของเหลวที่มีค่าต่ำต้องตรวจความไว เสาอากาศ และระยะ สำหรับวัสดุเทกอง ผิวมีความลาดและเปลี่ยนตลอด สัญญาณจึงอาจไม่สะท้อนกลับตรงเสาอากาศ
โฟมมีพฤติกรรมหลายแบบ อาจให้สัญญาณผ่าน ลดทอน หรือสร้างเอคโคของตนเอง ไอและความดันมักมีผลต่อไมโครเวฟน้อยกว่าอัลตราโซนิก แต่บรรยากาศหนาแน่น คราบ และการควบแน่นยังต้องตรวจสอบ
การเลือกความถี่
ความถี่สูงช่วยให้ใช้เสาอากาศเล็กและลำคลื่นแคบ เหมาะกับถังที่มีสิ่งกีดขวาง แต่ความถี่ต่ำอาจเหมาะกับบางกระบวนการหรือหัวต่อ ไม่มีหลักว่าความถี่สูงที่สุดจะดีที่สุดเสมอ
ข้อมูลที่ต้องยืนยัน
- ช่วงวัด ความสูงอ้างอิง และเขตใกล้
- ชนิดสาร ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก อุณหภูมิ ความดัน และคราบ
- โฟม ไอ ฝุ่น การกวน และความเร็วการเปลี่ยนระดับ
- ขนาดหัวต่อ สิ่งกีดขวาง จุดเติม และมุมผิว
- วัสดุ ข้อต่อ พื้นที่อันตราย และการรับรอง
- 4–20 mA/HART, RS-485 หรือโปรโตคอลที่ต้องการ
Commissioning และการวิเคราะห์เอคโค
ใส่ข้อมูลรูปทรงที่ถูกต้อง เทียบค่าที่ระดับทราบ และบันทึกกราฟเอคโค การตัดเอคโคเท็จต้องทำอย่างระมัดระวังเพื่อไม่ตัดสัญญาณจริง หลังเปลี่ยนหัวต่อ เสาอากาศ ตัวกลาง หรือโครงสร้างภายใน ควรตรวจใหม่
คำถามที่พบบ่อย
FMCW แม่นยำกว่าเรดาร์พัลส์เสมอหรือไม่
ไม่สามารถสรุปได้โดยไม่เปรียบเทียบรุ่นและงานจริง ทั้งระบบ เสาอากาศ อัลกอริทึม และการติดตั้งมีผล
FMCW ใช้กับวัสดุแข็งเท่านั้นหรือไม่
ไม่ ใช้กับของเหลวและวัสดุเทกองได้เมื่อรุ่นเหมาะกับตัวกลางและถัง
เสาอากาศใหญ่ดีกว่าเสมอหรือไม่
ไม่ เสาอากาศใหญ่อาจให้ลำคลื่นแคบ แต่ต้องเหมาะกับหัวต่อ ระยะ และกระบวนการ
เรดาร์วัดผิวของเหลวใต้โฟมได้หรือไม่
บางกรณีได้ ขึ้นกับคุณสมบัติและความหนาโฟม รวมทั้งความถี่ งานสำคัญควรทดสอบ
สรุป
FMCW ให้ข้อมูลเอคโคละเอียดและวัดระยะได้แม่นยำ แต่ความน่าเชื่อถือเกิดจากเสาอากาศ การติดตั้ง และข้อมูลกระบวนการที่ถูกต้อง ควรเลือกจากงานจริง ไม่ใช่ชื่อเทคโนโลยีเพียงอย่างเดียว
