Góc chùm tia radar đo mức: tính toán và quy tắc lắp đặt | METRAVON

Góc chùm tia cảm biến mức radar: nó là gì và cách định cỡ cho bồn của bạn

Góc chùm tia của cảm biến mức radar mô tả biểu đồ bức xạ ăng-ten theo quy ước trong bảng dữ liệu, thường là góc toàn phần tại đường bao nửa công suất (-3 dB). Chùm hội tụ có thể giúp tránh thành và kết cấu bên trong, nhưng tần số riêng lẻ không xác định góc hoặc chứng minh vị trí lắp phù hợp.

Hiểu góc chùm tia được ghi

Góc chùm tia được ghi là góc đầy đủ trong hầu hết bảng dữ liệu, không phải nửa góc. Ở mép nón đó, công suất thấp hơn tâm 3 dB — 50%. Đó không phải "không có tín hiệu", nên vật phản xạ mạnh ngay ngoài nón danh nghĩa vẫn có thể được phát hiện. Quy tắc lắp đặt thực tế do đó thêm biên.

Vì chùm tia rộng dần theo khoảng cách, vết tăng tuyến tính:

Đường kính vết (m) ≈ 2 × Khoảng cách (m) × tan(θ / 2)

Trong đó θ là góc chùm tia đầy đủ. Một phép gần đúng hữu ích cho góc nhỏ: vết ≈ khoảng cách × góc tính bằng radian, đó là lý do chùm 4° cho khoảng 70 mm vết mỗi mét tầm.

Kích thước vết ở khoảng cách thực

Ở 10 m, đường kính hình học của chùm 8° là khoảng 1,4 m. Dành thêm khoảng hở cho vị trí lắp, đặc tính ăng-ten và các vật phản xạ mạnh có thể nằm ngoài nón danh nghĩa.

Áp dụng vết vào bố trí bình

Bồn hẹp

Ở khoảng cách 8 m, chùm 10° có vết hình học khoảng 1,40 m, trong khi chùm 4° khoảng 0,56 m. Trong bồn đường kính 1 m, nón hẹp hơn cho nhiều khoảng hở hơn, nhưng chất lượng lắp đặt vẫn phụ thuộc độ lệch, vật liệu thành, bộ phận bên trong và đặc tính ăng-ten.

Ống đứng và đầu nối dài

Đầu nối dài có thể tạo phản xạ trường gần và đa lần. Chỉ hình học chùm tia trường xa không xác lập chiều dài đầu nối cho phép: dùng yêu cầu riêng của ăng-ten về đường kính, chiều dài, độ nhô và độ hoàn thiện bề mặt từ sổ tay lắp đặt.

Bồn có bộ phận bên trong

Máy khuấy, cuộn gia nhiệt, tấm chắn và thang đều nằm đâu đó trong nón. Chùm hẹp không loại bỏ chúng, nhưng giảm số lượng mà radar thấy và giảm năng lượng chúng trả về.

Bọt và sản phẩm hằng số điện môi thấp

Chùm hẹp có thể cải thiện tách bề mặt khỏi nhiễu bồn. Hiệu năng trên bọt và chất lỏng phản xạ thấp cũng phụ thuộc dải động, thiết kế ăng-ten và môi chất; 80 GHz không xuyên bọt tốt hơn 26 GHz một cách phổ quát.

Kích thước đầu nối và khoảng hở lắp đặt

1. Chọn đường kính và chiều dài đầu nối từ bản vẽ lắp đặt cho đúng ăng-ten.
2. Tránh chiều dài đầu nối và cạnh bên trong không cần thiết. Chiều dài đầu nối thêm không có quan hệ một-một phổ quát với khoảng cách chặn.
3. Ở mức vận hành thấp nhất, so sánh bán kính chùm tia với khoảng cách đến thành và kết cấu gần nhất. Tính cả khoảng hở và biên lắp đặt theo model; nón danh nghĩa không phải ranh giới khiến vật phản xạ bên ngoài trở nên vô hình.
4. Giữ đường đo tránh dòng vào và nhiễu bề mặt kéo theo.
5. Tránh lắp ngay trên trục khuấy, kể cả khi cánh nằm dưới dải đo.
6. Với bình nhựa hoặc GRP, đánh giá phản xạ có thể đến từ kết cấu ngoài bồn và tuân theo hướng dẫn lắp ăng-ten. Không tự bổ sung mặt bích hoặc ống kim loại với giả định đó là giải pháp chắn sóng vô tuyến áp dụng chung.

Điều góc chùm tia nhỏ hơn không sửa được

• Suy hao bọt phụ thuộc độ dày, tỷ lệ lỏng, độ dẫn và cấu trúc bọt. Tập trung chùm tia không loại bỏ các hiệu ứng này.
• Ngưng tụ trên ăng-ten. Chùm hẹp không thể tránh màng trên chính mặt nó.
• Hằng số điện môi rất thấp trong bồn cao. Ở 30 m, ngay cả chùm 4° cũng rộng 2,1 m và năng lượng trả về từ sản phẩm εr 1,8 vẫn có thể dưới ngưỡng.

Chọn giữa 26 GHz và 80 GHz chỉ theo góc chùm tia

Ví dụ định cỡ: đầu nối 100 mm trên bồn 1,2 m

Bồn đường kính 1,2 m, cao 8 m, với đầu nối đường kính 100 mm dài 400 mm. Góc chùm tia nào chấp nhận được?

• Khoảng hở ở đáy. Với trục thẳng đứng đặt giữa bồn đường kính 1,2 m ở khoảng cách 8 m, góc toàn phần giới hạn hình học là 2 × arctan(0,6/8), khoảng 8,6° trước khi trừ biên lắp đặt. Trục lệch tâm có khoảng hở đến thành gần nhất nhỏ hơn. Chùm 4° cho nhiều khoảng hở hơn trong ví dụ đơn giản này.
• Kiểm tra cổ lắp. Phép tính hình nón đơn giản cho đường kính khoảng 28 mm ở 0,4 m với chùm 4°, nhưng chưa chứng minh cổ lắp phù hợp: phải theo giới hạn trường gần và bản vẽ lắp của ăng-ten.
• Phương án thay thế. Ở 8 m, chùm 10° rộng khoảng 1,40 m, vượt đường kính bình 1,2 m. Điều này tăng rủi ro tương tác thành ở mức thấp; không đảm bảo đọc sai trong mọi lắp đặt.

Ăng-ten 4° cho nhiều khoảng hở hình học hơn trong ví dụ này. Xác nhận tính tương thích đầu nối và chất lượng tín hiệu trên dải mức yêu cầu trước khi chọn thiết bị.

Kiểm tra khoảng hở trên lắp đặt hiện có

1. Đo đường kính bồn và khoảng cách từ mặt bích đến mức thấp nhất bạn phải đo.
2. Tính vết ở khoảng cách đó từ góc chùm tia trong bảng dữ liệu.
3. Áp dụng khoảng hở lắp đặt cần cho radar thực, độ lệch lắp, thành và cấu trúc bên trong, thay vì khấu trừ 100 mm phổ quát.
4. Nếu vết vượt khoảng hở có sẵn, kiểm tra đường cong mức thấp để tìm phản xạ thành hoặc đa đường.
5. Thay đổi khả thi gồm ăng-ten hẹp hơn hoặc bố trí tĩnh lặng tương thích. Nâng mức đo thấp nhất chỉ chấp nhận được nếu vẫn đáp ứng yêu cầu quy trình.

Câu hỏi thường gặp

Góc chùm tia đo ở −3 dB hay −6 dB?

Dùng quy ước ăng-ten trong bảng dữ liệu. Với cùng biểu đồ bức xạ, đường bao -6 dB thường rộng hơn đường bao -3 dB, nên không thể dùng thay thế trực tiếp các góc có định nghĩa khác nhau. Không đường bao nào là ranh giới tuyệt đối khiến vật kim loại bên ngoài không còn phản xạ.

Tôi có thể tính vết từ đường kính ăng-ten không?

Khẩu độ và bước sóng ảnh hưởng đến chùm tia, nhưng thiết kế ăng-ten và phân bố kích thích cũng quan trọng. Ước tính theo đường kính không phải phê duyệt lắp đặt. Dùng góc toàn phần và bản vẽ của cấu hình đã đặt hàng, rồi kiểm tra riêng giới hạn cổ lắp ở trường gần và vết chùm tia ở trường xa.

Chùm hẹp hơn có nghĩa tầm xa hơn không?

Không thể kết luận chỉ từ góc chùm tia. So sánh dải đo công bố cho môi chất, cường độ phản xạ, ăng-ten, bộ thu và cách lắp. Chùm hội tụ có thể giảm nhiễu phản xạ nhưng không bảo đảm có tín hiệu bề mặt hữu ích qua bọt, lớp bám hoặc khoang hơi khó đo. Dải đo và khoảng hở yêu cầu là hai kiểm tra riêng.

Điều gì xảy ra nếu chùm tia chạm thành bồn?

Thành hoặc kết cấu bên trong có thể tạo tín hiệu cố định hoặc đa đường gây nhiễu theo dõi, nhất là khi phản xạ bề mặt yếu. So sánh đường tín hiệu ở các mức bị ảnh hưởng với hình học bình. Chùm chạm thành cho thấy rủi ro cần đánh giá, không chứng minh mọi vị trí lắp đều đọc sai.

Ống tĩnh lặng có thay thế chùm hẹp không?

Ống hoặc buồng tương thích có thể cải thiện đường đo, nhưng kích thước, lỗ thông, nguy cơ tích tụ và đáp ứng thủy lực phải phù hợp thiết bị và quá trình. Kiểm tra cấu hình hoặc bù ống nếu cần. Không lắp ống ổn định thông dụng chỉ để tránh kiểm chứng bố trí ăng-ten và cổ lắp.

Đánh giá lắp đặt cần đường kính và chiều cao bình, đường kính và chiều dài đầu nối, các mức vận hành và vị trí bộ phận bên trong.Nhận đánh giá lắp đặt

Đọc thêm:Vùng chết của radar đo mức (khoảng cách chặn): cách tính và tránh|Cách đọc đường cong tiếng vọng radar (và mỗi hình dạng nghĩa là gì)