راداری FMCW

ابزارهای سطح رادار زمان مورد نیاز برای پالس مایکروویو و پژواک بازتابی آن را اندازه‌گیری می‌کنند تا یک رفت و برگشت کامل بین مبدل و سطح ماده حس‌شده انجام شود. سپس آن مقدار به اندازه گیری سطح تبدیل می شود.

ابزارهای سطح رادار از اندازه گیری بدون تماس بدون تغییر دما، فشار یا وجود بخار استفاده می کنند. دقت ابزارهای سطح رادار به پهنای باند و فرکانس بستگی دارد اما تحت تأثیر چگالی، رسانایی یا ثابت دی الکتریک محیط نیست.

رادار FMCW
تابع
در اندازه گیری سطح بدون تماس با استفاده از رادار، دستگاه اندازه گیری سیگنال های مایکروویو را از بالا به محیط می فرستد که آنها را منعکس می کند. فاصله تا سطح محصول تعیین شده و سطح بر اساس سیگنال های مایکروویو دریافت شده توسط دستگاه اندازه گیری محاسبه می شود.

نصب
اتصالات فرآیندی و کمک‌های نصب متعددی برای نصب سنسور موجود است.

اتصال
دستگاه با یک کابل استاندارد دو سیم متصل می شود.

راه اندازی
به محض یافتن یک مقدار قابل قبول اندازه گیری شده، جریان مربوطه بر روی خط سیگنال خروجی می شود. مقدار مربوط به سطح پر شدن فعلی، بر اساس حداکثر محدوده اندازه گیری است.

4 دلیل برتری سطح رادار نسبت به فناوری سطح اولتراسونیک:

اندازه‌گیری سطح رادار و اولتراسونیک هر دو به طور گسترده در کاربردهای صنعتی و محیطی برای اندازه‌گیری سطح مایعات و جامدات در ایستگاه‌های بالابر، مخازن و جریان‌های کانال باز استفاده می‌شوند. هر دو فناوری بر اساس اصل اندازه‌گیری زمان پرواز بین ارسال سیگنال و بازتاب آن از سطح رسانه‌ای که اندازه‌گیری می‌شود، کار می‌کنند و در نهایت یک مقدار سطح را بر اساس آن زمان ارائه می‌کنند. با این حال، برخی تفاوت‌های اساسی بین این دو فناوری وجود دارد که می‌تواند بر عملکرد آنها تأثیر بگذارد، و چند دلیل برای اینکه چرا رادار به فناوری انتخابی بدیهی تبدیل می‌شود:

1. تکنولوژی سطح رادار تحت تاثیر شرایط محیطی قرار نمی گیرد

سیگنال های رادار امواج الکترومغناطیسی هستند که با سرعت نور حرکت می کنند، در حالی که سیگنال های اولتراسونیک امواج صوتی هستند که با سرعت صوت حرکت می کنند. در اصل، این بدان معنی است که سیگنال های رادار می توانند از طریق گرد و غبار، بخار، یا تغییر خواص هوا مانند واریانس دما و باد نفوذ کنند. از سوی دیگر، سیگنال‌های اولتراسونیک می‌توانند تحت‌تاثیر همه این شرایط محیطی قرار بگیرند، زیرا تغییرات در خواص هوا باعث تغییر در تضعیف، انعکاس یا شکست سیگنال می‌شود. تغییرات دمای هوا، شرایط وزش باد یا تراکم می تواند باعث اندازه گیری غیرقابل اعتماد در هنگام استفاده از فرستنده سطح اولتراسونیک شود.

مقایسه بین فناوری سطح رادار و فناوری سطح اولتراسونیک

2. تکنولوژی رادار تحت تأثیر شرایط فرآیند قرار نمی گیرد

یک مثال تلاطم سطحی است. این زمانی اتفاق می‌افتد که سطح مایع یا جامد مورد اندازه‌گیری بهم می‌خورد که باعث ایجاد امواج روی سطح می‌شود. این امواج می توانند سیگنال های پالسی رادار یا اولتراسونیک را منعکس و پراکنده کنند و اندازه گیری دقیق سطح مواد را دشوار می کند. در کاربردهایی مانند ایستگاه های پمپ، جریان های کانال باز، بسترهای فیلتر و حوضه های هوادهی، نمی توان از این شکل تلاطم اجتناب کرد.

هنگامی که با اندازه‌گیری سطح رادار موج پیوسته مدوله‌شده فرکانس (FMCW) سروکار داریم، تأثیر اغتشاش سطح به حداقل می‌رسد زیرا رادار با فرکانس‌های مختلف سطح را جارو می‌کند و مقادیر بیشتری برای محاسبه یک مقدار سطح متوسط ​​به دست می‌آورد. همراه با فناوری Fast Sweep، جاروهای بیشتری به دست می آورید و اندازه گیری دقیق و قابل اعتمادی را حتی در برنامه های آشفته ارائه می دهد.

در مقابل، اندازه‌گیری سطح اولتراسونیک به تلاطم سطح حساس‌تر است، زیرا امواج و امواج روی سطح می‌تواند باعث پراکندگی و انعکاس سیگنال‌های اولتراسونیک به روش‌های غیرقابل پیش‌بینی شود که منجر به اندازه‌گیری‌های نادرست و غیرقابل اعتماد شود. همین مسائل مربوط به اندازه‌گیری سطح اولتراسونیک برای حضور گازها در هوا، تار عنکبوت یا انسدادهای داخلی نیز صادق است، جایی که امواج صوتی اولتراسونیک منعکس و شکسته می‌شوند و بر خلاف رادار FMCW باعث اندازه‌گیری سطح غیرقابل اعتماد می‌شوند.

3. راه اندازی فناوری سطح رادار آسان تر است

هنگام راه اندازی یک دستگاه سطح رادار، باید مقدار ارتفاع مرجع را تنظیم کنید، که فاصله از پایین لنز سنسور تا پایین برنامه است و کار تمام است. الگوریتم‌های موجود در دستگاه‌های سطح رادار مدرن برای ردیابی سطوح متحرک و رها نکردن آن طراحی شده‌اند. این امر به ویژه در کاربردهای مبتنی بر آب مؤثر است، جایی که ثابت دی الکتریک بالای آب سطحی بسیار بازتابنده برای رادار ایجاد می‌کند و نیاز به تنظیم اکو را از بین می‌برد و در نتیجه یک راه حل plug-and-play ایجاد می‌کند.

راه اندازی یک دستگاه سطح اولتراسونیک می تواند سخت تر باشد. زاویه پرتو گسترده سنسورهای اولتراسونیک شما را مجبور می‌کند که دقیقاً محل نصب خود را تعیین کنید، از کف، لوله‌ها، دیوارها و غیره اجتناب کنید. باید مطمئن شوید که آن را کمی بالاتر از برنامه خود نصب کنید تا ناحیه کور سنسورهای سطح اولتراسونیک مشکل ساز نشود. سپس باید محدوده، تنظیم پژواک و پیکربندی مقدار میرایی را برای در نظر گرفتن سیگنال های منعکس شده مختلف در برنامه خود تنظیم کنید. در نهایت، از آنجایی که سرعت صوت با دما تغییر می‌کند، هر گونه تغییر در دما می‌تواند بر مدت زمانی که طول می‌کشد تا سیگنال اولتراسونیک به جلو و عقب به رسانه منتقل شود، و در نتیجه بر مقدار سطح اندازه‌گیری‌شده ما تأثیر بگذارد. از این رو، اغلب باید فرستنده را کالیبره کنید تا واریانس دما را در نظر بگیرید. برخی از فرستنده های سطح اولتراسونیک حتی به یک سنسور دمای خارجی برای جبران تغییرات دما نیاز دارند.

نصب و پیکربندی فرستنده رادار Rosemount 1208 آسان است

4. قیمت

همه چیز در نظر گرفته شود؛ همه عوامل فوق قبلاً قابل تحمل تلقی می شدند زیرا سنسورهای سطح اولتراسونیک از قیمت رقابتی تر از رادار برخوردار بودند. با این حال، با معرفی دستگاه های راداری جدید، جمع و جور و مقرون به صرفه مانند Rosemount™ 1208 Level and Flow Transmitter، دیگر چنین نیست. از این رو، انتخاب فناوری اندازه گیری سطح، به ویژه در کاربردهای مبتنی بر آب، آشکار می شود.