Radar xung đo mức: lựa chọn, ăng-ten và lắp đặt

Tóm tắt kỹ thuật

Bộ truyền tín hiệu mức radar xung đo mức bằng cách phát các xung sóng vi ba hướng về bề mặt sản phẩm, phát hiện tín hiệu phản xạ, tính toán thời gian lan truyền và chuyển đổi khoảng cách thành giá trị mức. Đối với việc mua sắm thiết bị công nghiệp, các kỹ sư nên đánh giá không chỉ tần số hoạt động, phạm vi đo tối đa mà còn cả giá thành.Các yếu tố như tính chất điện môi trung bình, nhiệt độ, áp suất, loại ăng-ten, kết nối quy trình, khoảng cách chặn, góc chùm, cấu tạo bên trong bình chứa, giao diện đầu ra và điều kiện phản xạ giả đều ảnh hưởng đến hiệu suất.

Mục lục

• Bộ truyền tín hiệu mức radar xung là gì?

• Công nghệ đo mức bằng radar xung hoạt động như thế nào?

• Đặc điểm của hệ thống radar tần số 26 GHz là gì?

• Hằng số điện môi có ý nghĩa gì?

• Làm thế nào để lựa chọn ăng-ten radar?

• Cách lựa chọn sản phẩm cho điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao và môi trường ăn mòn –

• Cách chọn mẫu mA, HART hoặc RS485

• (dải 4–20 mA) Cách lắp đặt chính xác cho bộ phát tín hiệu mức radar xung

• Những tiếng vang giả xuất hiện từ đâu?

• Đóng kín, ngưng tụ và tích tụ trên ăng-ten

• Các ứng dụng công nghiệp tiêu biểu: METRAVON;

• Cần xác minh điều gì trước khi mua hàng?

• Cách đánh giá nhà cung cấp thiết bị đo mức radar

• FAQ

Bộ truyền tín hiệu mức radar xung là gì?

Bộ truyền tín hiệu mức radar xung là một thiết bị công nghiệp không tiếp xúc, sử dụng tín hiệu điện từ vi ba để đo liên tục mức chất lỏng hoặc mức vật liệu rời.

Thiết bị này thường được lắp đặt phía trên bồn chứa, bình phản ứng, silo hoặc các thiết bị quy trình khác. ăng-ten của thiết bị phát ra năng lượng radar hướng tới bề mặt sản phẩm, tại đó một phần tín hiệu được phản xạ trở lại bộ thu.

Thiết bị điện tử tính toán khoảng cách từ điểm tham chiếu radar đến bề mặt sản phẩm, sau đó chuyển đổi khoảng cách này thành độ cao, tỷ lệ phần trăm, chiều cao tồn kho hoặc – trong một số hệ thống – thể tích.

Phương pháp đo độ cao bằng radar xung hoạt động như thế nào?

Bản truyền xung vi sóng → Phản xạ trên bề mặt sản phẩm → Tiếp nhận tín hiệu phản xạ → Đo thời gian lan truyền → Tính toán khoảng cách → Chuyển đổi mức

Dành cho radar đo thời gian bay:

d = c × t / 2

, trong đódLà khoảng cách từ radar đến bề mặt sản phẩm,clà vận tốc lan truyền của sóng điện từ, vàtlà thời gian lan truyền một chiều và về.

NếuElà khoảng cách tham chiếu rỗng; mức có thể được biểu diễn như sau:

H = E − d

– Sự khác biệt giữa radar xung và radar FMCW là gì?

Radar không gian tự do công nghiệp sử dụng nhiều nguyên lý đo lường khác nhau: radar xung xác định khoảng cách dựa trên thời gian truyền tín hiệu; trong khi radar FMCW lại quét liên tục tần số phát và tính toán khoảng cách dựa trên sự chênh lệch tần số giữa tín hiệu phát và tín hiệu phản hồi bị trễ.

“26 GHz” mô tả dải tần số hoạt động; tuy nhiên, thông số này không tự thân xác định được thiết bị 26 GHz cụ thể sử dụng hệ thống radar xung hay radar FMCW.

Đặc điểm của radar 26 GHz là gì?

Radar 26 GHz được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống đo lường công nghiệp cho bể chứa, bình chứa quy trình và silo.Các ưu điểm kỹ thuật điển hình bao gồm: đo lường không tiếp xúc; khả năng ứng dụng rộng rãi cho cả chất lỏng và chất rắn; phạm vi đo lường dài trong các ứng dụng phù hợp; nhiều tùy chọn anten và kết nối quy trình; cũng như khả năng tích hợp với PLC s, DCS, RTU hoặc cổng công nghiệp.

Tuy nhiên, tần số hoạt động cao hơn không tự động đảm bảo phạm vi đo lường dài hơn hay độ chính xác cao hơn.Hiệu suất hoạt động cũng phụ thuộc vào kích thước ăng-ten, góc chùm tia, hằng số điện môi, bề mặt vật phẩm, bụi bẩn, xốp, hơi nước, thành trong của thiết bị và quá trình xử lý tín hiệu.

– Tại sao hằng số điện môi lại quan trọng?

Hệ thống ra-đa đòi hỏi phải có sự phản xạ đủ mạnh từ bề mặt vật phẩm. Nhìn chung, các đặc tính điện môi thuận lợi sẽ tạo ra sóng phản xạ mạnh hơn, trong khi các vật liệu có khả năng phản xạ thấp có thể làm giảm phạm vi đo hiệu dụng.

Do đó, việc lựa chọn không chỉ cần xem xét khoảng cách yêu cầu mà còn phải tính đến môi trường cụ thể – có phải là chất lỏng hay chất rắn – đặc tính điện môi, dạng xốp, bụi, sự khuấy động, hơi nước, sự ngưng tụ và hình học bề mặt.

Anten radar nên được lựa chọn như thế nào?

Anten ảnh hưởng mạnh đến góc chùm tia, khả năng tập trung, kích thước kết nối quy trình, khả năng chống ăn mòn, tính phù hợp ở nhiệt độ cao và độ nhạy đối với hiện tượng tích tụ hoặc ngưng tụ.

Anten loại Horn –

Các anten loại Horn là các thiết kế công nghiệp đã qua kiểm chứng, sở hữu tính định hướng và khả năng tập trung tín hiệu tốt; chúng thường được sử dụng trên bể chứa chất lỏng, các thiết bị xử lý quy mô lớn cũng như trong một số ứng dụng với vật liệu rắn khối. Đối với môi trường ăn mòn, cần đặc biệt lưu ý đến vật liệu làm anten và việc cách ly quy trình.

: Anten quy trình dạng thanh hoặc anten quy trình dạng nhỏ gọn –

Các anten dạng nhỏ gọn rất hữu ích trong các trường hợp không gian kết nối quy trình bị hạn chế.Xác nhận góc chùm tia, kích thước vòi phun, chiều dài vòi phun, tính tương thích vật liệu, điều kiện ngưng tụ và điều kiện tích tụ.

Cấu trúc quy trình có mặt bích và chống ăn mòn;

Đối với các ứng dụng ở nhiệt độ cao hoặc môi trường ăn mòn, cần chú ý đến tiêu chuẩn mặt bích, vật liệu làm kín, vật liệu ăng-ten, cách ly quy trình, chỉ số nhiệt độ và chỉ số áp suất.

ăng-ten dạng parabol hoặc ăng-ten khẩu độ lớn

Một số ứng dụng đối với vật liệu rắn khối có khoảng cách xa hoặc yêu cầu kỹ thuật cao sẽ được hưởng lợi từ tính định hướng mạnh hơn và độ lợi ăng-ten cao hơn. Việc lựa chọn thiết bị nên dựa trên chiều cao buồng chứa, mức bụi bẩn, đặc tính bề mặt sản phẩm và phạm vi đo lường yêu cầu.

– Hướng dẫn lựa chọn thiết bị cho điều kiện nhiệt độ cao, áp suất lớn và môi trường ăn mòn;

Thiết bị radar chịu nhiệt độ cao không đơn thuần là một thiết bị radar tiêu chuẩn được đóng gói trong vỏ thép không gỉ.Khả năng đáp ứng nhiệt độ quy trình thực tế phụ thuộc vào thiết kế ăng-ten, mặt nối, gioăng kín, cách ly quy trình, phần mở rộng nhiệt và giới hạn nhiệt độ của thiết bị điện tử.

Đối với dầu nóng, dầu còn sót lại, bitum hoặc hóa chất có nhiệt độ cao, cần xác nhận cả nhiệt độ quy trình và nhiệt độ môi trường xung quanh. Đối với các thiết bị chịu áp lực, cần xác nhận áp suất làm việc tối đa, cấp áp lực mặt nối, thiết kế gioăng kín và các giấy phép cần thiết.

Đối với các môi trường ăn mòn, có thể cần sử dụng PTFE, PEEK, thép không gỉ hoặc các vật liệu tương thích khác, tùy thuộc vào thành phần hóa học của môi trường đó.

Cách lựa chọn mA, HART hoặc RS485;

Không phải tất cả máy truyền mức radar đều cung cấp cả ba giao diện. Vui lòng xác nhận cấu hình cụ thể của mẫu máy.

Cách lắp đặt đúng cho máy truyền mức radar dạng xung

1. Không lắp đặt trực tiếp phía trên dòng chất lỏng đang đổ

Dòng chất lỏng đang đổ có thể tạo ra tín hiệu phản xạ động mạnh, dẫn đến việc phát hiện nhầm thành bề mặt sản phẩm.

2.Tránh sử dụng các vật phản xạ nội bộ mạnh:

Các công tắc giới hạn, cảm biến nhiệt độ, thiết bị khuấy, chùm tia, cuộn dây, thang hoặc cấu trúc bên trong đều có thể tạo ra âm vang giả.

Không áp dụng một quy tắc cố định (ví dụ: luôn sử dụng một tỷ lệ cố định của đường kính bể) cho mọi công trình lắp đặt radar; thay vào đó, hãy sử dụng góc chùm tia thực tế, chiều cao tàu và hình học bên trong để xác định vị trí lắp đặt phù hợp.

3.Không sử dụng tự động điểm trung tâm của bể có mái vòm

Một số mái vòm có thể tạo ra nhiều hiện tượng phản xạ gần điểm trung tâm; do đó, cần lựa chọn vị trí dịch chuyển phù hợp dựa trên hình học của thiết bị và quỹ đạo chùm tia.

4. Tránh các khu vực xoáy mạnh

Sự khuấy động mạnh, quá trình nạp hoặc xả chất lỏng nhanh, cũng như các phản ứng hóa học có thể gây ra bề mặt không ổn định. Cần xem xét vị trí lắp đặt, hệ thống giảm chấn, công nghệ theo dõi âm thanh, hoặc trong trường hợp thích hợp, sử dụng giếng làm yên tĩnh hoặc thiết bị dẫn lưu bù.

5.Kiểm tra hình học nozel

Các vòi Kim loại dài và hẹp có thể tạo ra các phản xạ bổ sung. Xác nhận đường kính vòi, chiều dài vòi, kích thước ăng-ten và yêu cầu lắp đặt cho mô hình cụ thể.

Z Tiếng vọng giả đến từ đâu?

Nguồn phổ biến bao gồm tường xe tăng, dầm, ống dẫn, thang, agitator, cuộn dây nóng, suối đổ đầy, vòi phun và tích tụ ăng-ten.

Một trình tự gỡ rối thực tế là:

1. tối ưu hóa vị trí gắn kết.

2. giảm phản xạ cấu trúc mạnh. Các tham số cấu hình nồi

3. chính xác.

4. thực hiện lập bản đồ tiếng vang giả hoặc ngăn chặn giao thoa.

5. thiết lập giảm chấn và theo dõi echo theo quy trình động lực.

niêm phong, cô đặc, và anten tích tụ

công cụ nước xâm nhập

Kiểm tra tuyến cáp, con dấu, vỏ bọc cáp, hướng vào cáp, đánh giá rào chắn, và bất kỳ khiên thời tiết cần thiết nào. Ngưng tụ ăng-ten

có thể làm giảm chất lượng echo hữu ích. Tùy thuộc vào ứng dụng, xem xét vị trí cài đặt, cách nhiệt, thiết kế chống ngưng tụ, hoặc thanh lọc không khí.

anten tích tụ

chất lỏng nhớt, bột, hoặc các sản phẩm tinh thể có thể tích lũy trên anten. Đo lường tác động phụ thuộc vào độ dày tích tụ, tính chất điện môi, độ ẩm, độ bao phủ và thiết kế ăng-ten. Các phương pháp làm sạch

phải tương thích với các anten, con dấu, và các vật liệu xử lý. Không sử dụng các hóa chất tẩy rửa tích cực mà không xác nhận trước tiên khả năng tương thích vật liệu.

Điển hình METRAVON Ứng dụng công nghiệp

1. Bể lưu trữ hóa học

Site Challenge:Ăn mòn môi trường, hơi nước, nhiệt độ, áp suất và bên trong phức tạp.

Bộ phát sóng mức Radar → 4-20 mA/HART → PLC/DCS

Giá trị người dùng:Mức đo không liên tục không liên tục cho hàng tồn kho, báo động và kiểm soát quy trình.

2. Nhiệt độ cao dầu dư lượng, và thùng Bitumen

chọn radar theo nhiệt độ quy trình tối đa, áp suất, flange, vật liệu ăng-ten, cách ly nhiệt, và vị trí lắp đặt.

3. Xi măng, bột khoáng, than và tro Silos

bụi, góc nghỉ, tích tụ tường, và bề mặt chất rắn lồi bất thường yêu cầu tần số chính xác, anten, góc chùm và vị trí gắn.

4. Lò phản ứng và bể kích động

sử dụng vị trí gắn phù hợp, định hướng ăng-ten, và lập bản đồ phản hồi false-echo để tránh trục kích, cuộn dây và cấu trúc bên trong khác.

5. Multi-Tank Remote Level Monitoring

Máy phát mức Radar → RS485 Modbus RTU → RTU/Industrial Gateway → 4G/Ethernet → SCADA/IoT

Điều gì nên được xác nhận trước khi mua? Mục chọn lọc

; Cách đánh giá nhà cung cấp thiết bị đo mức radar

; 1. Liệu nhà cung cấp có thể lựa chọn sản phẩm dựa trên điều kiện quy trình hay không?

Mô hình được khuyến nghị nên được xác định dựa trên các yếu tố như quy mô, phạm vi đo, nhiệt độ, áp suất, hình học bình chứa và kết nối quy trình – chứ không chỉ dựa trên khoảng cách đo được yêu cầu.

; 2. Liệu tài liệu kỹ thuật đầy đủ có sẵn hay không?

Yêu cầu cung cấp tài liệu kỹ thuật, hướng dẫn lắp đặt, sổ tay vận hành, sơ đồ đấu dây, kích thước tổng quan, giao thức truyền thông và bản đồ thanh ghi Modbus (trong trường hợp áp dụng).

3. Liệu các cam kết về hiệu suất có được ràng buộc rõ ràng theo điều kiện hay không?

Các tuyên bố như “khoảng đo 70 m”, “độ chính xác ±2 mm” hoặc “200 °C” phải được liên kết với một mẫu thiết bị cụ thể, ăng-ten, kết nối quy trình, môi trường truyền dẫn và các điều kiện đã được xác định.

4. Nhà cung cấp có hỗ trợ tích hợp hệ thống hay không?

Đối với PLC, việc tích hợp DCS, RTU hoặc cổng kết nối: hãy xác nhận quy mô 4–20 mA của mA, tính khả dụng của HART, các tham số của RS485, ánh xạ đăng ký, nguồn cấp điện và kiến trúc truyền thông.

5. Có hỗ trợ lắp đặt và vận hành không?

Nhiều vấn đề liên quan đến radar là do vị trí lắp đặt, cấu hình phạm vi, nhiễu khi điền dữ liệu, tiếng vang giả, thiết lập tham số hoặc hiện tượng tích tụ trên ăng-ten, chứ không phải do lỗi thiết bị.

– Câu hỏi thường gặp;

, Q1 – Liệu mọi hệ thống radar công suất 26 GHz đều là radar xung không?;

Tần số 26 GHz chỉ định tần số hoạt động; công nghệ xử lý tín hiệu cụ thể cần được xác nhận từ tài liệu thông số kỹ thuật của mẫu sản phẩm;

, Q2 – Liệu radar có thể đo lường các chất lỏng có tính ăn mòn không?;

Có, miễn là ăng-ten, kết nối quy trình, gioăng kín và vật liệu tiếp xúc với môi trường đều tương thích với chất lỏng đó.

, Q3: Liệu thiết bị radar chịu nhiệt độ cao có thực chất chỉ là một thiết bị radar tiêu chuẩn được đóng gói trong vỏ thép không gỉ hay không?

Phạm vi nhiệt độ cũng phụ thuộc vào loại ăng-ten, kết nối quy trình, các lớp kín, cách ly nhiệt và giới hạn điện tử.

, Q4: Liệu thiết bị radar có phải luôn được lắp đặt ở tâm bồn chứa hay không?

Một số hình dạng cấu tạo của tàu thuyền có thể gây ra hiện tượng phản xạ nhiều lần gần tâm bồn. Việc lắp đặt nên được lựa chọn phù hợp với hình dạng cấu tạo của tàu thuyền và đường truyền chùm tia.

Q5: Điều gì xảy ra nếu thiết bị radar được lắp đặt trực tiếp phía trên cửa cấp liệu?

Dòng tín hiệu điền dữ liệu có thể tạo ra tiếng vang động lực mạnh, dẫn đến việc phát hiện mục tiêu không ổn định hoặc không chính xác.

Q6: Liệu thiết bị radar có thể vẫn đo đạc được khi có bụi hoặc lớp chất tích tụ trên ăng-ten không?

Ô nhiễm ánh sáng có thể không trực tiếp gây ra sự cố, nhưng sự tích tụ nghiêm trọng, hiện tượng kết tinh hoặc các lớp chất điện môi dày có thể ảnh hưởng đáng kể đến tín hiệu vang.

Q7: Liệu thiết bị radar RS485 có thể kết nối trực tiếp với nền tảng đám mây không?

Thông thường, cần sử dụng một RTU hoặc cổng kết nối công nghiệp để chuyển đổi RS485, Modbus RTU sang MQTT, HTTP, TCP/IP hoặc một giao thức mạng khác.

Q8: Liệu phạm vi tối đa là tham số duy nhất có ý nghĩa?

Không. Các yếu tố như môi trường, tính chất điện môi, khoảng cách chặn, góc chùm, nhiệt độ, áp suất, ăng-ten, hình học lắp đặt và giao diện truyền thông cũng đóng vai trò then chốt.

Q9: Tại sao giá trị đo mức radar đột ngột tăng cao?

Các nguyên nhân phổ biến bao gồm tiếng vang giả, nhiễu do việc lấp đầy, sự xáo trộn, tiếng vang thực yếu, ô nhiễm ăng-ten và cấu hình không chính xác.

Q10: Liệu tần số 80 GHz có luôn tốt hơn so với tần số 26 GHz không?

Không. Tần số 80 GHz thường tạo ra chùm tia hẹp hơn và có hiệu suất tốt hơn trong các cấu hình tàu biển phức tạp; tuy nhiên, quyết định cuối cùng vẫn phụ thuộc vào môi trường, dạng chất lỏng (bọt, hơi, ngưng tụ), phạm vi hoạt động và điều kiện lắp đặt.

– Kết luận;

Radar xung là công nghệ đo mức không tiếp xúc đã được phát triển hoàn thiện. Hiệu suất ổn định phụ thuộc vào môi trường, tính chất điện môi, anten, góc chùm tia, nhiệt độ, áp suất, hình học bình chứa, vị trí đổ chất, bọt khí, hơi nước, ngưng tụ, tiếng vang giả, kết nối quy trình và giao diện truyền thông.

METRAVON – Đơn vị lựa chọn thiết bị đo mức bằng radar;

Dành cho các dự án đo mức tại bồn chứa, lò phản ứng, silo và các dự án đo mức trong công nghiệp; cung cấp thông tin về chất liệu (trạng thái lỏng hoặc rắn), khoảng cách đo mức tối đa, kích thước thiết bị, nhiệt độ và áp suất trong quá trình vận hành, điều kiện bọt khí, hơi, bụi hoặc khuấy trộn, kết nối hệ thống, giao diện truyền thông, mẫu PLC/DCS/RTU/gateway, cũng như hình ảnh hoặc bản vẽ tại hiện trường.

Nhóm sản phẩm liên quan

26 GHz · 80 GHz · GWR / TDR