Ultrasonik ve Radar Seviye Transmitterleri: İlkeler, Uygulamalar ve Seçim Rehberi

Ultrasonik ve radar seviye transmitterler, sürekli sıvı ve kütleli katı seviye ölçümü için yaygın olarak kullanılan iki temaslı olmayan teknolojidir. Her iki cihaz da sensör ile malzeme yüzeyi arasındaki mesafeyi belirler; ancak farklı sinyal türlerini kullanır ve bu nedenle değişen sıcaklık, basınç, buhar, köpük, toz ve süreç koşulları altında farklı davranışlar sergiler.

Ultrasonik cihazlar akustik dalgalar kullanırken, radar cihazları elektromanyetik dalgalar kullanır. Bu ölçüm prensiplerindeki fark, iki teknolojinin farklı uygulama sınırlarına sahip olmalarının temel nedenidir. Seçim, işlem ortamı, gereklí doğruluk, kurulum koşulları ve proje maliyeti temel alınarak yapılmalıdır.

1. Ultrasonik seviye transmitter nasıl çalışır?

Malzeme yüzeyinin üzerinde bir ultrasonik seviye iletkici yerleştirilir ve bu iletkici, sıvı veya katı maddeye doğru bir akustik impuls gönderir. Bu impuls, yüzeyde yansır ve ardından transdüser tarafından tekrar algılanır.

Cihaz, iki yönlü seyahat süresi temel alınarak mesafeyi hesaplar:

Mesafe = Ses hızı × İki yönlü seyahat süresi ÷ 2

Kurulum referans yüksekliği bilindiğinde, gerçek seviye şu şekilde hesaplanabilir:

Seviye = Referans yüksekliği − Ölçülen mesafe

Ses dalgasının sensör ile malzeme yüzeyi arasındaki gaz alanından geçmesi nedeniyle hava sıcaklığındaki değişiklikler, gaz bileşimi ve buhar miktarı gibi faktörler,Kumaş ve güçlü hava akışı, ses yayılmasına ve yankı kalitesine etki edebilir. Bu nedenle endüstriyel ultrason iletkiciler, sıcaklıkla ilişkili hataları azaltmak amacıyla genellikle sıcaklık kompensasyonu kullanır.

2. Bir Radar Seviye Göndericisi Nasıl Çalışır?

Bir radar seviye göndericisi, bir antenden yüksek frekanslı elektromanyetik dalgaları malzeme yüzeyine doğru gönderir. Bu dalgalar sıvı veya katı malzeme tarafından yansıtılır ve anten tarafından algılanır.

Cihaz, sinyal yolculuk süresi veya FMCW radarında ise gönderilen ve yansıtılan sinyaller arasındaki frekans farkı temel alınarak mesafeyi belirler.Ölçülen mesafe daha sonra gerçek seviyeye dönüştürülür.

Radar, havadaki ses hızına bağlı değildir ve vakum koşullarında da çalışabilir. Genellikle hava sıcaklığı, basınç ve hava akımı değişikliklerine karşı daha az duyarlıdır. Gerçek radar performansı ise daha çok dielektrik özellikler, anten tasarımı, köpük, kondensasyon, toz ve kurulum geometrisi tarafından etkilenir.

3.Ultrasonik ve Radar Seviye Ölçümünün Ana Farkları

4. Ultrasonik Ölçüm Sadece Atmosferik Koşullara Sınırlı mıdır?

Bir ultrasonik seviye transmitterin çalışma aralığı, ilgili ürünün özelliklerine bağlıdır. Endüstriyel cihazlar farklı işlem sıcaklığı, çevre sıcaklığı ve basınç değerleriyle temin edilebiliyor; bu nedenle ultrasonik ölçüm yalnızca açık ve tamamen basınçsız tanklara sınırlı değildir.

Ancak ultrasonik dalgalar, malzemenin üzerindeki gaz alanından geçmek zorundadır. Yüksek sıcaklık, daha yüksek basınç, yoğun buhar, alışılmadık gaz bileşimi ya da belirgin sıcaklık gradyanları, ölçüm ortamının zorluğunu artırabilir. Bu koşullar, seçilen transdüser ve cihazın teknik özellikleri ışığında değerlendirilmelidir.

5. Radar, her uygulamada ultrasonik teknolojisini yerine getirebilir mi?

Radar ve ultrasonik ölçüm teknikleri, kısmen örtüşen ancak farklı uygulama alanlarına sahiptir. Radar, yüksek sıcaklık, basınç, vakum, buhar açısından zengin ve yüksek zorluk gerektiren endüstriyel süreçlerde genellikle daha geniş bir çalışma aralığı sunar. Ultrasonik ölçüm ise birçok su tankı, atık su havuzları, açık kanallar ve geleneksel atmosfer uygulamaları için henüz gelişmemiş olmayan, olgun ve ekonomik bir çözüm olarak kabul edilir.

Son teknoloji, bir teknolojin diğerinin evrensel bir yerine dönüştürücü olarak kabul edilmemesi yerine, süreç koşulları, gereklí ölçüm performansı, kurulum kısıtlamaları ve proje maliyeti temel alınarak seçilmelidir.

6. Köpük varken hangi teknoloji daha uygundur?

Köpük, her iki teknoloji için de zorlu bir durumdur. Kalın köpük, ultrasonik enerjiyi emerek gerçek sıvı-surface ekoyu önemli ölçüde azaltabilir.Radar, köpük kalınlığı, su içeriği, köpük yapısı, ortamın özellikleri ve çalışma frekansı gibi faktörlere bağlı olarak köpük sayesinde zayıflatılabilir veya yansıtılabilir.

Yüksek veya ara ara oluşan köpük, her iki teknolojiyle de güvenilir ölçüm yapılmasına olanak sağlayabilir. Sürekli ve yoğun köpük, temaslı olmayan radar, yönlendirilmiş dalgalı radar, basınç tabanlı ölçüm veya başka uygun bir seviye teknolojisine ilişkin daha ayrıntılı bir karşılaştırma gerektirebilir.

7. Tozlu kütleli silolarda hangi teknoloji daha uygundur?

Hem ultrasonik hem de radar teknolojileri seçili kütleli katı uygulamalar için kullanılabilir; ancak toz, eğimli malzeme yüzeyleri ve akustik saçılma, ultrasonik cihazların kullanılabilir menzilini azaltabilir.

Özellikle yüksek frekanslı radar 80GHz Radar, silo duvarlarından, kirişlerden ve iç yapılardan kaçınmaya yardımcı olabilecek dar bir ışın sağlar. Bu nedenle çimento, tahıl, mineral, kömür ve kimyasal hammadde silolarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Seçim sürecinde toz konsantrasyonu, silo yüksekliği, malzeme yüzey açısı, dielektrik özellikleri ve mevcut monte edilebilir konumlar dikkate alınmalıdır.

8. Hangi teknoloji daha yüksek doğruluk sağlar?

Ölçüm doğruluğu sadece “radar” veya “ultrasonik” kelimeleriyle belirlenemez. farklı enstrümanlar farklı doğruluk sınıflarına, ölçüm aralıklarına, sinyal işleme kapasitesine ve uygulama sınırlarına sahiptir. Kurulum kalitesi ve süreç koşulları da gerçek alan performansını etkiler.

Radar sistemleri, genellikle daha geniş bir sıcaklık, basınç ve buhar koşulu aralığında kararlı ölçüm performansı sağlar; bu da yüksek taleplere sahip süreç kontrolü ve depolama uygulamaları için daha fazla ürün seçeneği sunar. Kararlı geleneksel su seviyesi uygulamalarında ise ultrasonik cihazlar da proje gereksinimlerini karşılayacak doğruluk sağlayabilir.

– 9. Maliyetler nasıl karşılaştırılır?

Radar ve ultrasonik seviye transmitterler arasında sabit bir fiyat oranı yoktur. Ürün maliyeti, ölçüm menzili, radar veya akustik tasarım, doğruluk, işlem sıcaklığı ve basıncı, koruyucu koruma kabuğu, tehlikeli alan sertifikasyonu, malzemeler, antena veya transdüser yapısı ile iletişim arayüzlerine bağlıdır.

Geleneksel atmosferik su seviyesi ölçümünde ultrasonik transmitterler genellikle maliyet açısından uygun bir çözümdür. Yüksek sıcaklık veya basınçlı tanklar, vakum süreçleri, ağır buharlı veya tozlu silolar için radarın daha geniş uygulama alanı, teknik gereksinimlere daha iyi uyum sağlayabilir.

10. Farklı Uygulamalar İçin Hangi Teknoloji Uygundır?

Su Tankları ve Depolama Tankları

Hem ultrasonik hem de radar sistemleri kullanılabilir. Seçim, çevre koşulları, gereklí doğruluk düzeyi ve proje bütçesi temel alınarak yapılabilir.

Atık Su Tankları

Kuma, buhar ve yüzey hareketi dikkate alınmalıdır. Ultrasonik yöntem birçok geleneksel koşula uygundur; buna karşılık radar, daha zorlu ortamlarda değerlendirilebilir.

Yüksek sıcaklık veya basınçlı tanklar için

Uygun işlem sıcaklığı ve basınç değerlerine sahip radar cihazları genellikle önce değerlendirilir.

Vakum kapları için

Radar, elektromanyetik dalgaları kullanan bir sistemdir ve vakum seviyesi ölçümü için uygundur.

Toplu katı silo;

Yüksek toz oranı, uzun ölçüm aralığı ve karmaşık silo geometrisi genellikle yüksek frekanslı radarın tercih edilmesine neden olur.

Açık kanallar

Ultrasonik ölçüm yönteminin uzun bir uygulama geçmişi ve maliyet avantajı vardır; radar ise çevresel koşullara göre de seçilebilir.

11. Seçim için hangi bilgiler gereklidir?

– Sık Sorulan Sorular;

– S1: Radar, ultrasonik seviye ölçümünden her zaman daha mı iyidir?

A1: İki teknolojinin uygulama alanları farklıdır. Radar, genellikle zorlu sıcaklık, basınç, vakum, buhar ve toz koşulları için değerlendirilirken, su tankları, açık kanallar ve geleneksel atmosferik uygulamalar, proje gereksinimlerine göre her iki teknolojiden de yararlanabilir.

Q2: Ultrasonik seviye transmitterler basınçlı tanklarda kullanılabilir mi?

A2: Seçilen modeller, sınırlı basınç altında çalışabilir.İzin verilen süreç basıncı, transdüser ve cihazın yapısına bağlıdır. Yüksek basınçlı kaplarda genellikle radar ya da başka uygun bir teknolojinin değerlendirilmesi gerekebilir.

Q3: Radar, köpük etkisinden etkilenir mi?

A3: Evet. Etki, köpük kalınlığına, su içeriğine, köpük yapısına, radar frekansına ve işlem ortamının özelliklerine bağlıdır. Sürekli ve yoğun köpük özel olarak değerlendirilmelidir.

Q4: Ultrasonik ölçümde neden sıcaklık kompensasyonu gereklidir?

A4: Havada ses hızı sıcaklık değişimine bağlı olarak değişir. Sıcaklık kompensasyonu, ses hızı hesaplamasını düzeltir ve sıcaklıkla ilişkili mesafe hatalarını azaltır.

Q5: Radar, vakumda çalışabilir mi?

A5: Evet. Radar, elektromanyetik dalgaları kullanır ve yayılma ortamı olarak hava gerektirmez. Seçilen cihaz, yine de gerekli işlem sıcaklığı, basınç ve mekanik özelliklere uygun olmalıdır.

Q6: Toplu katı maddeler ultrasonik veya radar yöntemiyle ölçülmeli mi?

A6: Seçilen katı maddeler için her iki teknoloji de kullanılabilir.Yüksek toz, uzun menzilli veya karmaşık silo uygulamalarında genellikle yüksek frekanslı radar tercih edilir; daha basit kısa menzilli uygulamalarda ise ultrasonik ölçüm de kullanılabilir.

Q7: Bir radar seviye transmitterin fiyatı, her zaman bir ultrasonik transmitterin fiyatının iki katı mıdır?

A7: Hayır. Sabit bir fiyat oranı yoktur. Maliyet, ölçüm aralığı, frekans, doğruluk, malzemeler, sıcaklık ve basınç değerlendirmesi, koruma, sertifikasyon ve iletişim arayüzlerine bağlıdır.

Q8: Her iki teknoloji de PLC'ye bağlanabilir mi?

A8: Evet. Cihazın türüne bağlı olarak, 4-20mA, RS485 Modbus RTU ve HART gibi arayüzler, PLC'ler, DCS istemleri, RTU'lar ve veri toplama sistemleriyle entegrasyon için kullanılabilir.

Sonuç

Ultrasonik ve radar seviye transmitterler arasındaki temel fark, ölçüm sinyali konusundadır. Ultrasonik cihazlar akustik dalgalar kullanır; bu nedenle gaz ortamının sıcaklığı, bileşimi, buharı ve köpüğü dalganın yayılmasına etki edebilir. Radar ise elektromanyetik dalgalar kullanır ve genellikle vakum, sıcaklık ve basınç değişimleri altında daha geniş bir çalışma aralığı sunar.

Radar, tüm ultrasonik uygulamaları yerine getirmek için tasarlanmamıştır ve ultrasonik teknoloji yalnızca tamamen açık, buhar içermeyen tanklara sınırlı değildir. Geleneksel su seviyesi ve açık kanal uygulamaları, ultrasonik ölçümün olgunluğundan ve maliyet verimliliğinden faydalanabilirken, yüksek sıcaklık, basınçlı, vakumlu, buhar açısından zengin ve tozlu uygulamalar genellikle radarın değerlendirilmesini gerektirir.

METRAVON Proses ortamı, ölçüm aralığı, sıcaklık, basınç, köpük, buhar, toz, gemi geometrisi ve otomasyon-arayüz gereksinimlerine göre ultrasonik veya radar seviye ölçüm çözümlerini yapılandırabilir, entegrasyon seçenekleri PLCs, rtus, dcs ve uzaktan izleme sistemleri.