Radar FMCW: ưu điểm, lắp đặt và tiêu chí lựa chọn

I. Thiết bị đo mức bằng radar FMCW là gì?

Thiết bị đo mức bằng radar sóng liên tục điều chế tần số thường được gọi là thiết bị đo mức bằng radar FMCW.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của thiết bị này là thay đổi liên tục tần số phát sóng radar trong một dải tần số nhất định và thu tín hiệu phản xạ từ bề mặt chất được đo.Thiết bị phân tích sự chênh lệch tần số giữa tín hiệu truyền đi và tín hiệu phản xạ để tính toán khoảng cách từ radar đến bề mặt môi trường, sau đó chuyển đổi khoảng cách này thành mức chất lỏng hoặc mức vật liệu.

Một số thiết bị radar FMCW công suất 24 GHz sử dụng băng thông quét tuyến tính khoảng 1 GHz và thực hiện việc quét định kỳ thông qua anten.Các tần số hoạt động và băng thông quét khác nhau tùy theo từng mẫu sản phẩm; các thông số thực tế cần được xác định dựa trên tài liệu kỹ thuật cụ thể của từng sản phẩm.

II. Các tính năng của dụng cụ đo mức bằng radar FMCW là gì?

1. Đo lường bằng phương pháp quét tần số liên tục

Dụng cụ radar FMCW đo khoảng cách thông qua phương pháp quét tần số tuyến tính liên tục.

Khác với các hệ thống chỉ phụ thuộc vào tín hiệu tần số cố định, radar sóng liên tục điều chế tần số xác định vị trí mục tiêu dựa trên sự chênh lệch tần số giữa tín hiệu phát ra và tín hiệu phản xạ trở lại; do đó, thiết bị này phù hợp để giám sát liên tục mức chất lỏng hoặc mức vật liệu.

2.Thích hợp cho nhiều loại vật liệu rắn – Thiết bị đo mức bằng radar

FMCW có thể được sử dụng cho các loại vật liệu rắn khối và nguyên liệu công nghiệp khác nhau, bao gồm:

• Than;

• Xi măng;

• Thóc;

• Alumina;

• Thạch cao;

• Nguyên liệu hóa chất;

. Trong các ngành như xi măng, hóa chất, bảo vệ môi trường, phát điện và chế biến thực phẩm, phương pháp đo lường bằng radar có thể được áp dụng để theo dõi liên tục mức trong các silo và bể chứa.

3. Đo lường không tiếp xúc –

Thiết bị radar không gian tự do đo khoảng cách đến bề mặt vật liệu bằng sóng điện từ và thường không yêu cầu các bộ phận đo lường phải tiếp xúc trực tiếp với môi trường.

Đối với các loại bột, vật liệu dạng hạt hoặc một số môi trường ăn mòn, phương pháp này có thể giảm thiểu các vấn đề về mài mòn và bảo trì phát sinh từ việc tiếp xúc trực tiếp giữa các bộ phận đo lường cơ học với môi trường.

III. Những ưu điểm chính của thiết bị đo mức radar FMCW:

Phạm vi ứng dụng của thiết bị đo mức radar FMCW phụ thuộc vào tần số radar, loại ăngten, khả năng xử lý tín hiệu và điều kiện vận hành thực tế.

Trong điều kiện vận hành phù hợp, các đặc điểm chính bao gồm:

• Đo lường liên tục không tiếp xúc;

• Phù hợp với chất lỏng hoặc vật liệu rắn;

• Phù hợp cho việc đo độ cao trên các quãng đường tương đối dài;

• Các loại ăng-ten khác nhau có thể được cấu hình tùy theo điều kiện vận hành;

• Có thể sử dụng trong môi trường công nghiệp có chứa bụi, hơi nước hoặc môi trường phức tạp;

• Phù hợp cho bể chứa, silo và các thiết bị xử lý;

Hiệu suất thực tế cần được đánh giá dựa trên mẫu thiết bị cụ thể, môi trường và điều kiện lắp đặt;

IV. Có những loại ăng-ten nào được cung cấp cho máy đo độ cao bằng radar?Các thiết bị đo mức bằng radar

có thể được trang bị các loại ăng-ten khác nhau tùy theo điều kiện ứng dụng, bao gồm:

• ăng-ten dạng miệng (Horn);

• ăng-ten parabol;

• ăng-ten mảng;

• ăng-ten dạng thanh;

• ăng-ten dạng hình rơi;

• ăng-ten phẳng;

• thiết kế an toàn vệ sinh;

các loại ăng-ten khác nhau có sự khác biệt về góc chùm tia, kích thước lắp đặt, khả năng chống ăn mòn, tính phù hợp với lớp vật liệu phủ và các kết nối quy trình.

Do đó, việc lựa chọn ăng-ten cần được phù hợp với loại môi chất và điều kiện vận hành tại hiện trường, thay vì chỉ dựa trên phạm vi đo lường.

V. Làm thế nào để lựa chọn đúng mẫu thiết bị đo mức bằng radar?

Khi lựa chọn một mẫu thiết bị đo mức bằng radar, cần đánh giá kỹ lưỡng môi trường đo thực tế.

Cần xác nhận các điều kiện vận hành sau đây:

• Có tồn tại khí dễ bay hơi có tính ăn mòn trên bề mặt của loại môi chất hay không;

• Có tồn tại lượng lớn hơi nước hay không;

• Có tồn tại lượng lớn bụi hay không;

• Chất liệu có dễ kết tinh hay không;

• Có xuất hiện lượng lớn bọt khí trên bề mặt chất lỏng hay không;

• Bề mặt chất lỏng có dao động mạnh hay không;

• Vật liệu được đo lường là dạng bột hay dạng hạt hay không;

• Chất lỏng có tính ăn mòn cao hay không;

• Chất liệu có độ nhớt cao hay không.

Ngoài ra, cần xác nhận thêm các thông số sau:

• Khoảng cách đo lường tối đa;

• Nhiệt độ quá trình;

• Áp suất quá trình;

• Kết nối lắp đặt;

• Loại ăng-ten;

Phạm vi đo lường chỉ là một thông số trong việc lựa chọn thiết bị radar và không nên dùng làm cơ sở duy nhất để chọn mẫu thiết bị.

VI. Những yếu tố cần lưu ý khi lắp đặt thiết bị đo mức bằng radar sóng dẫn hướng?

Radar sóng dẫn hướng sử dụng thanh thăm dò hoặc cáp thép để dẫn hướng tín hiệu radar; do đó, bên cạnh việc lắp đặt điện, cần xem xét cả vị trí cơ học của bộ phận sóng dẫn hướng.

1. Ngắt nguồn điện trước khi thay thế thiết bị

Trước khi tháo bộ đo độ cao gốc hoặc tiến hành công việc đấu dây, hãy ngắt nguồn điện của thiết bị và xử lý dây tín hiệu theo quy định về an toàn điện tại hiện trường.

Khởi động nguồn điện chỉ sau khi việc lắp đặt và đấu dây đã được hoàn tất và kiểm tra kỹ lưỡng.

: 2. Tránh đặt tại các vị trí đầu vào hoặc các khu vực có nhiễu điện mạnh.

radar sóng có hướng dẫn không nên được lắp đặt trực tiếp tại các đầu vào nước, đầu vào nguồn, hoặc các địa điểm mà bề mặt chất lỏng dao động dữ dội.

chất lỏng đến có thể tác động vào thanh thăm dò hoặc cáp thép và gây ra sự dao động đo lường.

trong quá trình cài đặt, phần tử sóng hướng dẫn cũng nên được ngăn không liên lạc trực tiếp với các cấu trúc sau:

• Pool walls; Tường xe tăng

• hỗ trợ; Ống

• Các cấu trúc Kim loại khác.

3. Duy trì khoảng trống hợp lý xung quanh thanh thăm dò hoặc cáp thép

nếu cáp thép hướng dẫn tiếp xúc với tường Kim loại, phản xạ bổ sung có thể xảy ra và mài mòn cơ học cũng có thể phát triển theo thời gian. Do đó,

phần tử sóng dẫn hướng nên được định vị đúng trong quá trình lắp đặt, với độ giải phóng cần thiết được duy trì theo cấu trúc tàu thực tế.

Khoảng cách cài đặt cụ thể nên được xác định theo hướng dẫn công cụ và cấu trúc trang web thực tế.

VII. Dây cáp chống thấm sẽ được xử lý như thế nào đối với Radar điều khiển sóng ngoài trời?

ở ngoài trời hoặc môi trường ẩm, cáp dẫn vào là một trong những khu vực đòi hỏi bảo vệ đặc biệt.

Các điểm sau đây nên được xem xét trong quá trình cài đặt cáp:

• bảo đảm siết chặt các tuyến cáp;

• Seal conduit kết nối tốt;

• duy trì tính toàn vẹn không thấm nước của vỏ công cụ;

• Cáp mặt đất bảo vệ chính xác;

• cung cấp một vòng truyền nhỏ giọt trước khi cáp đi vào thiết bị.

một vòng nhỏ giọt có nghĩa là cho phép cáp tạo thành một uốn cong xuống trước khi nó đi vào thiết bị.

Điều này cho phép nước mưa hoặc ngưng tụ chảy từ điểm thấp nhất, làm giảm nguy cơ nước đi dọc theo cáp vào bao quanh dụng cụ.

VIII (bằng tiếng Anh). Nên xem xét điều gì trong quá trình thử nghiệm cách nhiệt dây tín hiệu?

Một số dự án lắp đặt công nghiệp yêu cầu thử nghiệm cách nhiệt sau khi cáp tín hiệu đã được cài đặt. Ví dụ

Một số thông số kỹ thuật của dự án có thể yêu cầu:

• 500 VDC Điện áp thử nghiệm;

• 60 s thời gian thử nghiệm;

• cách điện ≥ 20 mtheo.

đây là các yêu cầu chấp nhận dự án cụ thể và không phải là các thông số phổ quát cho tất cả các dự án đo mức radar.

trước khi thực hiện kiểm tra cách điện, xác nhận rằng các thiết bị điện tử đã bị ngắt khỏi mạch. Việc thử nghiệm nên được thực hiện theo hướng dẫn sử dụng cụ và các thông số kỹ thuật điện của dự án để ngăn chặn điện áp thử nghiệm gây hư hỏng thiết bị điện tử.

IX. Làm thế nào để đo mức Radar?

Radar level có thể sử dụng công suất và cấu hình tín hiệu đầu ra khác nhau.

trước dây điện, luôn kiểm tra: bảng tên công cụ

• Đánh giá điện áp cung cấp;

• Nguồn điện AC hoặc DC; Định nghĩa đầu nối

• Cực tính tín hiệu

• Đầu nối nối đất

Không thực hiện đấu dây chỉ dựa trên kinh nghiệm với các mẫu thiết bị đo lường khác.

Một số tài liệu lắp đặt dụng cụ đo mức bằng radar khuyến nghị sử dụng cáp cặp xoắn được chắn điện với diện tích mặt cắt dây dẫn khoảng 0,5 mm²–2 mm².

Thông số kỹ thuật thực tế của cáp cần được xác định theo các yếu tố sau:

• Nguồn cấp điện cho thiết bị;

• Loại tín hiệu;

• Khoảng cách cáp;

• Tiêu chuẩn điện tại hiện trường.

X.Quy trình đấu dây cho thiết bị đo mức radar

Việc đấu dây tại hiện trường thường bao gồm các bước sau:

1. Ngắt nguồn điện;

2. Kiểm tra nhãn thiết bị và các yêu cầu về nguồn điện;

3. Mở buồng đầu nối thiết bị;

4. Đưa cáp vào thiết bị thông qua vòng đệm cáp;

5. Kết nối dây nguồn và dây tín hiệu theo các ký hiệu trên đầu nối;

6. Thực hiện biện pháp chắn nhiễu và nối đất theo quy trình điện –Các thông số kỹ thuật;

7. Kiểm tra lại dây dẫn và cực tính;

8. Siết chặt nắp cáp;

9. Kiểm tra độ kín của vỏ thiết bị;

10. Khôi phục nguồn điện sau khi xác nhận mọi thông tin đều chính xác.

Chiều dài tách lớp dây điện cụ thể, thông số công cụ và quy trình vận hành đầu nối phải được thực hiện theo sổ tay hướng dẫn dành cho mẫu thiết bị tương ứng.

XI. Tại sao các dụng cụ đo mức bằng radar cần được cách điện và nối đất?

Các khu vực công nghiệp có thể chứa động cơ, bộ điều khiển tần số biến đổi, máy bơm, cáp công suất lớn và các thiết bị điện khác – những thiết bị này có thể gây ra nhiễu điện từ.

Việc sử dụng đúng cách cáp có lớp chắn và phương pháp nối đất có thể giúp cải thiện độ ổn định trong quá trình truyền tín hiệu.

Việc sử dụng phương pháp nối đất tại một điểm hay phương pháp nối đất khác cho lớp chắn cáp cần được xác định dựa trên sổ tay hướng dẫn sử dụng thiết bị và các yêu cầu về thiết kế điện cho dự án.

Việc nối đất đa điểm không phù hợp có thể gây ra hiện tượng vòng nối đất; do đó, không nên áp dụng phương pháp nối đất đơn nhất cho mọi công trình lắp đặt.

; XII. Mục đích của các tiêu chuẩn liên quan đến thiết bị đo mức bằng radar là gì?

Các tiêu chuẩn liên quan đến thiết bị đo mức bằng radar chủ yếu được sử dụng để quy phạm cho việc thiết kế sản phẩm, sản xuất, kiểm tra, lắp đặt và ứng dụng trong công nghiệp.Các dự án kỹ thuật

nên tập trung vào các yêu cầu liên quan đến:

• An toàn điện;

• Bảo vệ chống nổ;

• Bảo vệ môi trường;

• Lắp đặt;

• Giao diện tín hiệu;

• Tiêu chuẩn kỹ thuật của dự án;

Mục đích của các tiêu chuẩn không đơn thuần là bổ sung nội dung vào phần mô tả sản phẩm, mà là nhằm xác nhận liệu thiết bị có đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và an toàn đối với dự án thực tế hay không;

XIII.Bảng kiểm chọn thiết bị đo mức bằng radar

– Câu hỏi thường gặp

– Q1: Bộ đo mức chất lỏng bằng radar FMCW là gì?

Thiết bị radar FMCW liên tục thay đổi tần số truyền và phân tích độ chênh lệch tần số giữa tín hiệu truyền và tín hiệu phản xạ để tính toán khoảng cách; kết quả này sau đó được chuyển đổi thành mức chất lỏng hoặc mức vật liệu.

, Q2: Liệu tất cả các thiết bị đo mức bằng radar FMCW đều sử dụng tần số 24 GHz?

Tần số 24 GHz chỉ là một trong những tần số hoạt động được sử dụng bởi một số sản phẩm nhất định; các thiết bị đo mức bằng radar khác nhau có thể sử dụng các tần số hoạt động và băng thông quét khác nhau.Các thông số cụ thể cần được xác nhận từ tài liệu thông số sản phẩm tương ứng.

, Q3: Tại sao cáp thép của thiết bị radar sóng dẫn hướng không nên tiếp xúc với thành bể?

Sự tiếp xúc giữa cáp thép và các kết cấu kim loại có thể gây ra các tín hiệu phản xạ bổ sung; đồng thời, ma sát kéo dài cũng có thể dẫn đến sự mài mòn cơ học. Do đó, cần duy trì khoảng cách an toàn hợp lý trong quá trình lắp đặt.

, Q4: Thiết bị đo mức bằng radar có phải sử dụng cáp có diện tích dây từ 0,5–2 mm² không?

Không nhất thiết phải như vậy. Dải đo này được quy định cho một số sản phẩm cụ thể. Thông số kỹ thuật thực tế của cáp cần được xác định dựa trên sổ tay hướng dẫn của thiết bị, khoảng cách cáp và các tiêu chuẩn điện tại hiện trường.

Q5: Liệu việc xác nhận dải đo có đủ để lựa chọn máy đo mức radar hay không?

Không.Các điều kiện vận hành như môi trường, nhiệt độ, áp suất, bụi, hơi nước, ăn mòn, kết tinh, bọt khí, độ nhớt, kết nối lắp đặt và các yếu tố khác cũng cần được xác nhận.

Q6: Tại sao cáp đo mức radar ngoài trời nên được trang bị vòng dẫn nước nhỏ giọt?

Vòng dẫn nước nhỏ giọt giúp giảm nguy cơ nước mưa hoặc hơi nước ngưng tụ tràn dọc theo cáp vào lỗ dẫn cáp thiết bị, từ đó cải thiện độ tin cậy chống thấm nước của các hệ thống lắp đặt ngoài trời.

Kết luận

Thiết bị đo mức radar FMCW sử dụng tín hiệu radar có dải tần số tuyến tính để đo khoảng cách; thiết bị này có thể được sử dụng để theo dõi mức của than, xi măng, ngũ cốc, alumin, đá vôi, nguyên liệu hóa học và các chất lỏng, chất rắn khác.

Trong các ứng dụng thực tế, hiệu suất đo mức bằng thiết bị đo mức radar không chỉ phụ thuộc vào phạm vi đo mà còn liên quan chặt chẽ đến các yếu tố sau: đặc tính của chất lỏng

, bụi, hơi nước, ăn mòn, kết tinh, bọt, loại ăng-ten và điều kiện lắp đặt.

Khi lắp đặt thiết bị đo mức radar sóng dẫn, cần đặc biệt chú ý đảm bảo thanh cảm biến hoặc cáp thép được đặt đúng vị trí và không tiếp xúc với các cấu trúc kim loại xung quanh.

Đối với công tác lắp đặt điện, cần đặc biệt chú ý đến:

nguồn điện, các đầu nối, biện pháp chắn nhiễu, nối đất và việc bịt kín lỗ dẫn cáp.

Các kích thước cụ thể, thông số cáp, thông số thử nghiệm và phương pháp đấu dây phải được xác định dựa trên tài liệu kỹ thuật, sổ hướng dẫn lắp đặt và các thông số điện của dự án dành cho thiết bị đo mức radar tương ứng.

Nhóm sản phẩm liên quan

26 GHz · 80 GHz · GWR / TDR