METRAVON Bộ đo mức radar tần số cao: Hướng dẫn về Nguyên lý hoạt động và các ưu điểm cốt lõi

Trong các hệ thống điều khiển quy trình công nghiệp, hệ thống lưu trữ và vận chuyển hóa chất cũng như hệ thống quản lý kho bãi, việc đo lường liên tục mức với độ chính xác cao – bao gồm cả độ cao chất lỏng và độ cao vật liệu – có ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn sản xuất và mức độ tự động hóa. Các thiết bị đo mức bằng radar tần số cao – bao gồm thiết bị đo mức chất lỏng bằng radar xung tần số cao và thiết bị đo mức chất rắn bằng radar xung tần số cao – sử dụng công nghệ truyền tín hiệu tần số cao 25 GHz/26 GHz làm công nghệ cốt lõi. Khoảng đo tối đa của thiết bị này có thể đạt tới 30 mét, đồng thời hỗ trợ nhiều phương thức lắp đặt khác nhau như kết nối ren hoặc kết nối mặt bích. Thiết bị được ứng dụng rộng rãi trong việc theo dõi liên tục mức chất trong các lò phản ứng, thùng chứa vật liệu rắn và các thiết bị quy trình phức tạp.

– Bài viết này cung cấp lời giải thích hệ thống về nguyên lý hoạt động, đặc tính cốt lõi và những ưu điểm chính của các máy đo mức radar tần số cao 25 GHz/26 GHz so với loại radar tần số thấp truyền thống.

I. Nguyên lý hoạt động của các bộ đo mức radar tần số cao

METRAVON – Các bộ đo mức radar tần số cao sử dụng thiết kế mạch microstrip tần số cao để tạo ra nội bộ các tín hiệu xung vi sóng tần số cao; 25 GHz/26 GHz.

Truyền dẫn xung:– Dựa trên các nguyên lý thiết kế ống dẫn sóng tần số cao, các xung vi sóng được truyền từ đầu Ăng-ten làm bằng vật liệu PTFE (polytetrafluoroethylene) – chất có khả năng chống ăn mòn cao – về phía bề mặt của môi trường được đo.
Hiện tượng phản xạ tín hiệu:Khi xung truyền đến bề mặt của môi trường được đo, một phần năng lượng vi sóng sẽ được phản xạ ngược về ăngten và được thu nhận do sự thay đổi hằng số điện môi tại bề mặt tiếp giáp giữa hai môi trường.
Tính toán thời gian bay:Thiết bị được trang bị bộ vi xử lý thông minh sử dụng công nghệ đo thời gian bay() để tính toán chính xác khoảng thời gian Δt giữa xung được phát ra và xung được thu nhận.
Tính toán khoảng cách và mức độ:Dựa trên vận tốc lan truyền sóng điện từ c, thiết bị tính toán khoảng cách D từ mặt phẳng tham chiếu của ăng-ten đến bề mặt môi trường, sau đó xác định mức độ thời gian thực theo tổng chiều cao của phương tiện:

D = c × Δt / 2

II. Các đặc tính cốt lõi của máy đo mức radar tần số cao

Các máy đo mức radar tần số cao sở hữu những đặc tính vật lý nổi bật và khả năng thích ứng tốt với các điều kiện công nghiệp khắc nghiệt như sau:

– Hiệu suất phản xạ vượt trội;– Bước sóng vi sóng ngắn; ví dụ, bước sóng của 26 GHz khoảng 11 mm, giúp đảm bảo hiệu suất phản xạ tốt khi tiếp xúc với bề mặt vật liệu rắn nghiêng.

Khả năng tập trung cao và khả năng chống nhiễu mạnh:– Góc chùm tia hẹp giúp tập trung năng lượng truyền đi, tạo ra tín hiệu phản xạ mạnh và hỗ trợ tránh được các tín hiệu phản xạ từ cấu trúc bên trong bể chứa hay các vật cản.

– Khu vực chết nhỏ và phù hợp với các bồn chứa thuyền cỡ nhỏ:– Khu vực chết nhỏ kết hợp với phạm vi đo lường rộng cho phép thực hiện đo lường chính xác ngay cả trong các bồn chứa có đường kính nhỏ và chiều cao hạn chế.

Không có sự mài mòn cơ học và không gây ô nhiễm:Ăng-ten có kích thước nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt. Thiết kế đo lường không tiếp xúc giúp loại bỏ tình trạng mài mòn cơ học cũng như không làm ô nhiễm môi trường được đo.

Khả năng thích ứng với các môi trường có hằng số điện môi thấp:Thiết bị phù hợp với các chất rắn khối và một số chất lỏng có hằng số điện môi tương đối thấp, ví dụ như dầu nhẹ và dung môi hữu cơ.

Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao và khả năng chống chịu biến động bề mặt;: Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao giúp duy trì đầu ra đo lường ổn định ngay cả khi bề mặt môi trường bị xáo trộn mạnh hoặc có tính hỗn loạn.

Khả năng thích ứng với môi trường mạnh:Thiết bị có thể được sử dụng trong các điều kiện có mặt khí ăn mòn, bọt khí, hơi nước, biến động nhiệt độ, thay đổi áp suất hoặc nồng độ bụi cao, tùy thuộc vào thông số kỹ thuật của mẫu thiết bị được chọn và điều kiện vận hành thực tế.

III. Các ưu điểm then chốt của radar tần số cao so với radar tần số thấp – Dụng cụ đo mức bằng radar tần số cao

Hoạt động ở tần số 25 GHz/26 GHz giúp khắc phục nhiều hạn chế của các thiết bị radar tần số thấp thế hệ trước như hiện tượng phân tán chùm tia rộng và kích thước ăng-ten lớn. Và mang lại những lợi thế kỹ thuật đáng kể:

– Lựa chọn và Thông số Hiệu suất;	– Lợi thế của Radar Tần số Cao (25 GHz / 26 GHz);	– Giới hạn của Radar Tần số Thấp (6 GHz);
– Tập trung chùm tia và tính định hướng;	– Năng lượng tập trung cao với góc chùm tiahẹp;,Giúp dễ dàng tránh xa các ống dẫn và thiết bị khuấy bên trong;	Góc chùm tia rộng giúp tín hiệu vi sóng dễ dàng chạm vào thành bể hoặc các vật cản bên trong hơn, từ đó tạo ra các âm vang giả;
Đo mức chất rắn khối;	Bước sóng ngắn khoảng 11 mm đảm bảo phản xạ mạnh từ các bề mặt vật liệu khối nghiêng; tạo điều kiện thuận lợi cho việc đo nồng độ chất rắn dạng khối –	bước sóng dài hơn có thể tạo ra tín hiệu phản xạ yếu hơn từ bề mặt vật liệu khối ở góc nghiêng –
khả năng lắp đặt trong các bình chứa nhỏ –	tần số cao hơn cho phép sử dụng ăng-ten nhỏ gọn, phù hợp với các vòi lắp đặt cỡ nhỏ và các bồn chứa kích thước nhỏ –	kích thước ăng-ten lớn hơn đòi hỏi nhiều không gian lắp đặt hơn và các khe hở trong hệ thống quy trình lớn hơn –
khả năng chống tích tụ và ngưng tụ	Thiết kế ăng-ten nhỏ gọn giúp dễ dàng tích hợp các cấu trúc bảo vệ chống bụi hoặc chống kết tinh, từ đó giảm thiểu ảnh hưởng của các lớp chất lắng đọng.	Các ăng-ten có kích thước lớn hơn có thể dễ bị tích tụ vật liệu hoặc độ ẩm hơn – điều này có thể làm suy giảm tín hiệu sóng vi ba.
Công cụ đo lường không tiếp xúc biệt lập	Tính định hướng ưu việt cho phép thực hiện phép đo qua các cửa sổ không kim loại phù hợp trong một số ứng dụng đo lường bên ngoài;	Năng lượng vi sóng phân tán cao khiến việc đo lường chính xác thông qua các vật liệu cách điện trở nên khó khăn hơn.

IV. METRAVON Các ứng dụng kỹ thuật và tích hợp hệ thống hỗ trợ

Là nhà cung cấp chuyên nghiệp thiết bị giám sát công nghiệp và tự động hóa, METRAVON đã tối ưu hóa radar đo mức cao cho tích hợp hệ thống công nghiệp và yêu cầu dự án EPC:

Giao thức truyền thông tiêu chuẩn công nghiệp:Hỗ trợ bản địa cho 4-20 mA + HART và RS485 (Modbus RTU) truyền thông tạo điều kiện tích hợp với PLC, nền tảng DCS, và hệ thống IoT công nghiệp. Thiết kế cấu trúc

Độ tin cậy cao:nhiều tùy chọn kết nối quá trình xen và luồng có sẵn, cùng với các vòm chống ăn mòn PTFE và các giao diện thanh lọc tùy chọn cho môi trường bụi cao, giúp đáp ứng các yêu cầu của điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao và ăn mòn mạnh.

Tiện lợi về bảo trì và vận hành dài hạn: Thiết kế mạch trạng thái rắn kết hợp với các thuật toán xử lý tiếng vang thông minh giúp giảm thiểu nhu cầu bảo trì tại hiện trường và đảm bảo độ ổn định đo lường lâu dài trong các dự án kỹ thuật.;

Câu hỏi thường gặp (FAQ

Q1: Tại sao thiết bị radar tần số cao 26 GHz lại phù hợp hơn để đo lượng chất rắn thùng trong các thùng lưu trữ xi măng hoặc than?

Do bước sóng của thiết bị radar 26 GHz chỉ khoảng 11 mm, bước sóng ngắn này giúp tạo ra tín hiệu phản xạ mạnh từ các bề mặt vật rắn khối có dạng nghiêng hoặc không phẳng; khi kết hợp với góc chùm tia hẹp, thiết bị có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường bẩn bùn và ghi lại tín hiệu phản xạ thực tế từ bề mặt vật liệu.

Q2: Thiết bị đo mức bằng radar tần số cao tránh được nhiễu tín hiệu như thế nào trong lò phản ứng có bộ khuấy?

Góc chùm tia hẹp của thiết bị radar tần số cao 25 GHz/26 GHz cho phép chùm tia đi qua các khoảng trống sẵn có giữa bộ khuấy và thành bể. Ngoài ra, chức năngSuppression Echo Saitích hợp sẵn trên thiết bị có thể triệt tiêu các tín hiệu phản xạ từ các cấu trúc nội bộ cố định và cải thiện độ ổn định của phép đo.

Q3: Ăng-ten của máy đo mức sử dụng radar tần số cao có dễ bị ảnh hưởng bởi sự tích tụ vật liệu hay hiện tượng ngưng tụ hay không?

Các ăng-ten radar tần số cao có kích thước nhỏ gọn, giúp việc áp dụng biện pháp bảo vệ chống kết tinh bằng chất PTFE trên bề mặt ăng-ten trở nên dễ dàng hơn. Trong điều kiện bụn nhiều hoặc hiện tượng kết tinh xảy ra, có thể sử dụng thêm bộ phận phụ trợ dạng flange kèm giao diệnAir Purgingđể vệ sinh định kỳ bề mặt ăng-ten.

Kết luận:

– Với tia hẹp, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao, kích thước ăng-ten nhỏ gọn và khả năng chống nhiễu hiệu quả do hơi nước cũng như bụi bẩn gây ra –, 25 GHz/26 GHz.Các thiết bị đo mức bằng radar tần số cao đã trở thành giải pháp quan trọng cho việc giám sát mức liên tục trong các bồn chứa công nghiệp hiện đại và các buồng chứa vật liệu rắn.

METRAVON,cam kết cung cấp cho các nhà tích hợp hệ thống toàn cầu, nhà cung cấp giải pháp IoT, nhà thầu dự án và các công ty kỹ thuật các thiết bị đo mức công nghiệp ổn định, hiệu quả, đồng thời hỗ trợ lựa chọn công nghệ phù hợp.

– Lựa chọn thiết bị và Tư vấn Kỹ thuật |

– Bạn có cần sổ tay hướng dẫn lựa chọn máy đo mức radar tần số cao METRAVON, bản vẽ kích thước lắp đặt, hoặc giải pháp được thiết kế riêng cho dự án của mình? |

– Liên hệ ngay với đội ngũ kỹ thuật của METRAVON để nhận được hỗ trợ chuyên nghiệp trong việc lựa chọn thiết bị cho dự án công nghiệp!