Radarové měření hladiny v kostce

Trh nabízí širokou škálu modelů, které používají různé metody měření hladiny. Určení, která možnost je pro váš proces nejlepší, závisí na jeho specifických vlastnostech a požadavcích.

Jaký typ senzoru byste si tedy měli vybrat – tlakový, hydrostatický, kapacitní, ultrazvukový, nebo jiný? Každý z nich má své místo, ale radarová technologie vyniká svou všestranností v mnoha aplikacích. V kombinaci s funkcemi IIoT to výrazně zjednodušuje monitorování a řízení.

Radarové převodníky hladiny obvykle fungují na jednom ze dvou principů: na principu měření doby letu (ToF), nebo na principu frekvenčně modulované kontinuální vlny (FMCW). Následující část je podrobně vysvětlena.

Při této metodě radarový přístroj určuje vzdálenost k povrchu produktu vysíláním radarových impulzů, které se odrážejí od povrchu a vracejí se do přístroje. Anténa přijímá odražený signál a přenáší jej do elektroniky, kde mikroprocesor analyzuje ozvěnu a vypočítává čas potřebný k návratu signálu.

Vzdálenost (D) k povrchu je úměrná době letu (t) impulzu z radaru. Zde je vzorec, který používá mikroprocesor:

D = c × t/2

Zde c představuje rychlost světla.

Poté, co přístroj zjistí vzdálenost (D), může vypočítat hladinu (L) na základě vzdálenosti prázdné nádrže (E):

L = E − D

U této metody radarový senzor vysílá vysokofrekvenční signál. Tato frekvence se časem zvyšuje a vytváří to, čemu říkáme frekvenční rozmítání nebo rozmítání signálu. Tento signál se odrazí od povrchu výrobku, kde jej přijme anténa a s časovým zpožděním (t) přenese do elektroniky.

Přijímaná frekvence se liší od vyzařované frekvence a rozdíl (Δf) je úměrný křivce ozvěny. Aplikuje Fourierovu transformaci na spektrum, jak je znázorněno zde:

Přístroj určuje hladinu výpočtem rozdílu mezi výškou nádrže a naměřenou vzdáleností. I když je tato metoda složitější než přístup ToF, všechny výpočty se zpracovávají interně přístrojem, což zajišťuje přesné výsledky bez dodatečného úsilí.

Je důležité rozumět frekvenčním pásmům, nebo se poradit s odborníkem, abyste určili, která možnost nejlépe vyhovuje vaší aplikaci. Bezkontaktní hladinové senzory jsou k dispozici ve čtyřech různých pásmech, přičemž většina z nich pracuje na frekvencích 6 GHz, 10 GHz nebo 26 GHz.

Nedávno se na trhu objevily radarové senzory s frekvencí 80 GHz. Tyto prvky nabízejí značné výhody pro procesní instalace, zejména v aplikacích, kde tradiční radarové převodníky vyžadují více prostoru pro úhel paprsku.

Které frekvenční pásmo je pro váš proces nejlepší? Odpověď závisí na několika faktorech specifických pro danou aplikaci. Můžete buď provést podrobný výzkum, nebo poskytnout procesní data odborníkovi k posouzení – první možnost nabízí důkladnost, zatímco druhá zajišťuje rychlost.

Radarové senzory IIoT představují nejnovější generaci kompaktních přístrojů pro měření hladiny. Modely jako Micropilot FWR30 od společnosti Endress+Hauser jsou navrženy pro snadnou instalaci v malých nádržích a lze je podle potřeby přemístit.

Tuto přenosnost umožňuje napájení z baterie a bezdrátová komunikace, což umožňuje přesun nádrží na jakékoli místo s přístupem k internetu a zároveň zachování nepřetržitého přenosu dat.

Mezi další funkce patří místní sledování, konfigurovatelné minimální a maximální prahové hodnoty a automatická upozornění při změně měření. Tyto senzory, které pracují na frekvenci 80 GHz, jsou ideální pro malé kontejnery a poskytují spolehlivá a přesná měření i v aplikacích s omezeným prostorem.

Cloudovou radarovou instrumentaci IIoT, jako například Micropilot FWR30, lze nakonfigurovat v několika jednoduchých krocích. Po nastavení jsou všechna naměřená data dostupná ze smartphonu, notebooku nebo tabletu. Doplňkové služby, jako například služby poskytované ekosystémem Netilion IIoT, poskytují pokročilé funkce, včetně dashboardů, historických dat, mapování, oznámení a dalších.